ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಭಾಗ ಒಂದರ ಅವಲೋಕನ

ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಅವಲೋಕನಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಭಾಗ ಒಂದು

ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು (ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಚಾಲಕಗಳು) ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಗಮನಾರ್ಹ ಸುಧಾರಣೆಗಳ ತಿಳುವಳಿಕೆಯೂ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಮೂಲಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಲೇಸರ್‌ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ಮೊದಲು 1962 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಪೂರಕ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಉತ್ಪಾದಕತೆಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವಲ್ಲಿ ಭಾರಿ ಪ್ರಗತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿವೆ. ಈ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯಿಂದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕಿಂಗ್‌ವರೆಗೆ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಿವೆ.

ಈ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಂಚಿತ ಪ್ರಗತಿಯ ಪರಿಶೀಲನೆಯು ಆರ್ಥಿಕತೆಯ ಹಲವು ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಪರಿಣಾಮದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ನಿರಂತರ ಸುಧಾರಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ಅದರ ಅನ್ವಯಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರವು ವಿಸ್ತರಣೆಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೇಲೆ ಆಳವಾದ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1: ಪ್ರಕಾಶಮಾನತೆಯ ಹೋಲಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಮೂರ್ ನಿಯಮ

ಡಯೋಡ್-ಪಂಪ್ಡ್ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತುಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು

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

ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ, ಸಣ್ಣ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ ಲೇಸರ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಅವು ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ: ಅವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಹೊಳಪು ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಮೂಲತಃ, ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಎರಡು ಉಪಯುಕ್ತ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ; ಒಂದನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ಲೇಸರ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದನ್ನು ಆ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಹೊಳಪನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಡಯೋಡ್-ಪಂಪ್ಡ್ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು.
1980 ರ ದಶಕದ ಉತ್ತರಾರ್ಧದಲ್ಲಿ, ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಬಳಕೆಯು ಗಮನಾರ್ಹ ವಾಣಿಜ್ಯ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಗಳಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು. ಡಯೋಡ್-ಪಂಪ್ಡ್ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿ ಲೇಸರ್‌ಗಳು (DPSSL) ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯನ್ನು ನಾಟಕೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಸೈಕಲ್ ಕೂಲರ್‌ಗಳು) ಮತ್ತು ಗೇನ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು, ಇವು ಐತಿಹಾಸಿಕವಾಗಿ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು ಆರ್ಕ್ ಲ್ಯಾಂಪ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಿವೆ.

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ನ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ನ ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮದೊಂದಿಗೆ ರೋಹಿತದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಅತಿಕ್ರಮಣದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಆರ್ಕ್ ಲ್ಯಾಂಪ್‌ನ ವೈಡ್‌ಬ್ಯಾಂಡ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ವರ್ಣಪಟಲಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಉಷ್ಣ ಹೊರೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. 1064nm ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವ ನಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಜನಪ್ರಿಯತೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, 808nm ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್ 20 ವರ್ಷಗಳಿಗೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಉತ್ಪಾದಕ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ.

ಎರಡನೇ ತಲೆಮಾರಿನ ಸುಧಾರಿತ ಡಯೋಡ್ ಪಂಪಿಂಗ್ ದಕ್ಷತೆಯು ಮಲ್ಟಿ-ಮೋಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿದ ಹೊಳಪು ಮತ್ತು 2000 ರ ದಶಕದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬಲ್ಕ್ ಬ್ರಾಗ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್‌ಗಳನ್ನು (VBGS) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಿರಿದಾದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಸುಮಾರು 880nm ನ ದುರ್ಬಲ ಮತ್ತು ಕಿರಿದಾದ ರೋಹಿತದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ರೋಹಿತದ ಸ್ಥಿರವಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪಿನ ಪಂಪ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಹುಟ್ಟುಹಾಕಿವೆ. ಈ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ನಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್ ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ 4F3/2 ನ ಮೇಲಿನ ಲೇಸರ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಪಂಪ್ ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೊರತೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸರಾಸರಿ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಮೂಲಭೂತ ಮೋಡ್ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಅದು ಉಷ್ಣ ಮಸೂರಗಳಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಈ ಶತಮಾನದ ಎರಡನೇ ದಶಕದ ಆರಂಭದ ವೇಳೆಗೆ, ಏಕ-ಅಡ್ಡ ಮೋಡ್ 1064nm ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ನಾವು ವೀಕ್ಷಿಸುತ್ತಿದ್ದೆವು, ಜೊತೆಗೆ ಗೋಚರ ಮತ್ತು ನೇರಳಾತೀತ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಅವುಗಳ ಆವರ್ತನ ಪರಿವರ್ತನೆ ಲೇಸರ್‌ಗಳು. Nd: YAG ಮತ್ತು Nd: YVO4 ನ ದೀರ್ಘ ಮೇಲಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ನೀಡಿದರೆ, ಈ DPSSL Q- ಸ್ವಿಚ್ಡ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪಲ್ಸ್ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಅಬ್ಲೇಟಿವ್ ವಸ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ನಿಖರ ಮೈಕ್ರೋಮ್ಯಾಚಿನಿಂಗ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.