उच्च शक्तिको सिंहावलोकनअर्धचालक लेजरविकास भाग एक
दक्षता र शक्तिमा सुधार हुँदै जाँदा, लेजर डायोडहरू (लेजर डायोड चालक) ले परम्परागत प्रविधिहरूलाई प्रतिस्थापन गर्न जारी राख्नेछ, जसले गर्दा चीजहरू बनाउने तरिका परिवर्तन हुनेछ र नयाँ चीजहरूको विकासलाई सक्षम पार्नेछ। उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजरहरूमा भएका महत्त्वपूर्ण सुधारहरूको बुझाइ पनि सीमित छ। अर्धचालकहरू मार्फत इलेक्ट्रोनहरूलाई लेजरहरूमा रूपान्तरण पहिलो पटक १९६२ मा प्रदर्शन गरिएको थियो, र विभिन्न प्रकारका पूरक प्रगतिहरू पछि आएका छन् जसले इलेक्ट्रोनहरूलाई उच्च-उत्पादकता लेजरहरूमा रूपान्तरणमा ठूलो प्रगति गरेको छ। यी प्रगतिहरूले अप्टिकल भण्डारणदेखि अप्टिकल नेटवर्किङदेखि औद्योगिक क्षेत्रहरूको विस्तृत दायरासम्म महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगहरूलाई समर्थन गरेको छ।
यी प्रगतिहरू र तिनीहरूको संचयी प्रगतिको समीक्षाले अर्थतन्त्रका धेरै क्षेत्रहरूमा अझ ठूलो र व्यापक प्रभावको सम्भावनालाई प्रकाश पार्छ। वास्तवमा, उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजरहरूको निरन्तर सुधारको साथ, यसको प्रयोग क्षेत्रले विस्तारलाई तीव्र पार्नेछ, र आर्थिक वृद्धिमा गहिरो प्रभाव पार्नेछ।
चित्र १: उच्च शक्ति अर्धचालक लेजरहरूको प्रकाश र मूरको नियमको तुलना
डायोड-पम्प गरिएको ठोस-अवस्था लेजरहरू रफाइबर लेजरहरू
उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजरहरूमा भएको प्रगतिले डाउनस्ट्रीम लेजर प्रविधिको विकासमा पनि नेतृत्व गरेको छ, जहाँ अर्धचालक लेजरहरू सामान्यतया डोपेड क्रिस्टलहरू (डायोड-पम्प गरिएको ठोस-अवस्था लेजरहरू) वा डोपेड फाइबरहरू (फाइबर लेजरहरू) उत्तेजित गर्न (पम्प) प्रयोग गरिन्छ।
अर्धचालक लेजरहरूले कुशल, सानो र कम लागतको लेजर ऊर्जा प्रदान गरे तापनि, तिनीहरूका दुई प्रमुख सीमितताहरू पनि छन्: तिनीहरूले ऊर्जा भण्डारण गर्दैनन् र तिनीहरूको चमक सीमित हुन्छ। मूलतः, धेरै अनुप्रयोगहरूलाई दुई उपयोगी लेजरहरू चाहिन्छ; एउटा बिजुलीलाई लेजर उत्सर्जनमा रूपान्तरण गर्न प्रयोग गरिन्छ, र अर्को त्यो उत्सर्जनको चमक बढाउन प्रयोग गरिन्छ।
डायोड-पम्प गरिएका ठोस-अवस्था लेजरहरू।
१९८० को दशकको अन्त्यतिर, ठोस-अवस्था लेजरहरूलाई पम्प गर्न अर्धचालक लेजरहरूको प्रयोगले महत्त्वपूर्ण व्यावसायिक चासो प्राप्त गर्न थाल्यो। डायोड-पम्प्ड ठोस-अवस्था लेजरहरू (DPSSL) ले थर्मल व्यवस्थापन प्रणालीहरू (मुख्यतया साइकल कूलरहरू) को आकार र जटिलतालाई नाटकीय रूपमा घटाउँछ र मोड्युलहरू प्राप्त गर्छ, जसले ऐतिहासिक रूपमा ठोस-अवस्था लेजर क्रिस्टलहरू पम्प गर्न आर्क ल्याम्पहरू प्रयोग गर्दै आएको छ।
अर्धचालक लेजरको तरंगदैर्ध्य ठोस-अवस्था लेजरको लाभ माध्यमसँग वर्णक्रमीय अवशोषण विशेषताहरूको ओभरल्यापको आधारमा चयन गरिन्छ, जसले आर्क ल्याम्पको वाइडब्यान्ड उत्सर्जन स्पेक्ट्रमको तुलनामा थर्मल भारलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्छ। १०६४nm तरंगदैर्ध्य उत्सर्जन गर्ने नियोडिमियम-डोपेड लेजरहरूको लोकप्रियतालाई ध्यानमा राख्दै, ८०८nm अर्धचालक लेजर २० वर्ष भन्दा बढी समयदेखि अर्धचालक लेजर उत्पादनमा सबैभन्दा उत्पादक उत्पादन भएको छ।
दोस्रो पुस्ताको सुधारिएको डायोड पम्पिङ दक्षता २००० को मध्यमा बहु-मोड अर्धचालक लेजरहरूको बढेको चमक र बल्क ब्राग ग्रेटिंग्स (VBGS) प्रयोग गरेर साँघुरो उत्सर्जन लाइनविड्थ स्थिर गर्ने क्षमताले सम्भव बनाएको थियो। लगभग ८८०nm को कमजोर र साँघुरो वर्णक्रमीय अवशोषण विशेषताहरूले वर्णक्रमीय रूपमा स्थिर उच्च चमक पम्प डायोडहरूमा ठूलो चासो जगाएको छ। यी उच्च प्रदर्शन लेजरहरूले ४F३/२ को माथिल्लो लेजर स्तरमा सिधै नियोडिमियम पम्प गर्न सम्भव बनाउँछन्, क्वान्टम घाटा कम गर्छन् र यसरी उच्च औसत शक्तिमा आधारभूत मोड निकासी सुधार गर्छन्, जुन अन्यथा थर्मल लेन्सहरू द्वारा सीमित हुनेछ।
यस शताब्दीको दोस्रो दशकको सुरुवातसम्ममा, हामीले एकल-ट्रान्सभर्स मोड १०६४nm लेजरहरूमा उल्लेखनीय शक्ति वृद्धि देखिरहेका थियौं, साथै दृश्य र पराबैंगनी तरंगदैर्ध्यमा सञ्चालन हुने तिनीहरूको फ्रिक्वेन्सी रूपान्तरण लेजरहरूमा पनि उल्लेखनीय शक्ति वृद्धि देखिरहेका थियौं। Nd: YAG र Nd: YVO4 को लामो माथिल्लो ऊर्जा जीवनकाललाई ध्यानमा राख्दै, यी DPSSL Q-स्विच गरिएका अपरेशनहरूले उच्च पल्स ऊर्जा र शिखर शक्ति प्रदान गर्दछ, जसले तिनीहरूलाई एब्लेटिभ सामग्री प्रशोधन र उच्च-परिशुद्धता माइक्रोमेसिनिंग अनुप्रयोगहरूको लागि आदर्श बनाउँछ।
पोस्ट समय: नोभेम्बर-०६-२०२३