ಹೈ ಪವರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಭಾಗ ಒಂದರ ಅವಲೋಕನ

ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಅವಲೋಕನಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಭಾಗ ಒಂದು

ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯು ಸುಧಾರಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಿದಂತೆ, ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು(ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಚಾಲಕ) ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತದೆ, ಆ ಮೂಲಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಹೈ-ಪವರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಗಮನಾರ್ಹ ಸುಧಾರಣೆಗಳ ತಿಳುವಳಿಕೆಯು ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಲೇಸರ್‌ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ 1962 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಉತ್ಪಾದಕತೆಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವಲ್ಲಿ ಭಾರಿ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಪೂರಕ ಪ್ರಗತಿಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಟೋರೇಜ್‌ನಿಂದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕಿಂಗ್‌ನಿಂದ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಿವೆ.

ಈ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಂಚಿತ ಪ್ರಗತಿಯ ವಿಮರ್ಶೆಯು ಆರ್ಥಿಕತೆಯ ಹಲವು ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಪ್ರಭಾವದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಹೈ-ಪವರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ನಿರಂತರ ಸುಧಾರಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ಅದರ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ವಿಸ್ತರಣೆಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೇಲೆ ಆಳವಾದ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1: ಪ್ರಕಾಶಮಾನತೆಯ ಹೋಲಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೈ ಪವರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಮೂರ್ ನಿಯಮ

ಡಯೋಡ್-ಪಂಪ್ಡ್ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್ಗಳು ಮತ್ತುಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ಗಳು

ಉನ್ನತ-ಶಕ್ತಿಯ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಕೆಳಮಟ್ಟದ ಲೇಸರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಡೋಪ್ಡ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು (ಡಯೋಡ್-ಪಂಪ್ಡ್ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು) ಅಥವಾ ಡೋಪ್ಡ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳನ್ನು (ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು) ಪ್ರಚೋದಿಸಲು (ಪಂಪ್) ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ದಕ್ಷ, ಸಣ್ಣ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ ಲೇಸರ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಅವು ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ: ಅವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಹೊಳಪು ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ, ಅನೇಕ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಎರಡು ಉಪಯುಕ್ತ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ; ಒಂದನ್ನು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೇಸರ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಆ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಹೊಳಪನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಡಯೋಡ್-ಪಂಪ್ಡ್ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್ಗಳು.
1980 ರ ದಶಕದ ಉತ್ತರಾರ್ಧದಲ್ಲಿ, ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಬಳಕೆಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ವಾಣಿಜ್ಯ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಗಳಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು. ಡಯೋಡ್-ಪಂಪ್ಡ್ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿ ಲೇಸರ್‌ಗಳು (DPSSL) ಥರ್ಮಲ್ ಮ್ಯಾನೇಜ್‌ಮೆಂಟ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯನ್ನು ನಾಟಕೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಸೈಕಲ್ ಕೂಲರ್‌ಗಳು) ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳನ್ನು ಗಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಐತಿಹಾಸಿಕವಾಗಿ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು ಆರ್ಕ್ ಲ್ಯಾಂಪ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದೆ.

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್ನ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್ನ ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮದೊಂದಿಗೆ ರೋಹಿತದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಅತಿಕ್ರಮಣದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಆಯ್ಕೆಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಆರ್ಕ್ ಲ್ಯಾಂಪ್ನ ವೈಡ್ಬ್ಯಾಂಡ್ ಎಮಿಷನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಉಷ್ಣದ ಹೊರೆಯನ್ನು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. 1064nm ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವ ನಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಜನಪ್ರಿಯತೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, 808nm ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್ 20 ವರ್ಷಗಳಿಗೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಉತ್ಪಾದಕ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ.

ಎರಡನೇ ಪೀಳಿಗೆಯ ಸುಧಾರಿತ ಡಯೋಡ್ ಪಂಪಿಂಗ್ ದಕ್ಷತೆಯು ಮಲ್ಟಿ-ಮೋಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿದ ಹೊಳಪಿನಿಂದ ಮತ್ತು 2000 ರ ದಶಕದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬೃಹತ್ ಬ್ರಾಗ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್‌ಗಳನ್ನು (VBGS) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಿರಿದಾದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಲೈನ್‌ವಿಡ್ತ್‌ಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಸುಮಾರು 880nm ನ ದುರ್ಬಲ ಮತ್ತು ಕಿರಿದಾದ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪಿನ ಪಂಪ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಹುಟ್ಟುಹಾಕಿದೆ. ಈ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು 4F3/2 ರ ಮೇಲಿನ ಲೇಸರ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ನೇರವಾಗಿ ನಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೊರತೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸರಾಸರಿ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಮೂಲಭೂತ ವಿಧಾನದ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಅದು ಥರ್ಮಲ್ ಲೆನ್ಸ್‌ಗಳಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಈ ಶತಮಾನದ ಎರಡನೇ ದಶಕದ ಆರಂಭದ ವೇಳೆಗೆ, ಏಕ-ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ವರ್ಸ್ ಮೋಡ್ 1064nm ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ನಾವು ನೋಡುತ್ತಿದ್ದೇವೆ, ಹಾಗೆಯೇ ಗೋಚರ ಮತ್ತು ನೇರಳಾತೀತ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಅವುಗಳ ಆವರ್ತನ ಪರಿವರ್ತನೆ ಲೇಸರ್‌ಗಳು. Nd: YAG ಮತ್ತು Nd: YVO4 ನ ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಮೇಲಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ನೀಡಿದರೆ, ಈ DPSSL Q- ಸ್ವಿಚ್ಡ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಾಡಿ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ, ಅಬ್ಲೇಟಿವ್ ವಸ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ನಿಖರವಾದ ಮೈಕ್ರೊಮ್ಯಾಚಿನಿಂಗ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.