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Jenseits der Tradition: Warum können diodengepumpte Festkörperlaser andere Lasertechnologien ersetzen?
Mit dem Fortschritt der Technologie haben diodengepumpte Festkörperlaser (DPSSL) nach und nach in vielen Anwendungen ihre überlegenen Eigenschaften unter Beweis gestellt und die traditionelle Lasertechnologie ersetzt. Die Technologie basiert auf der Verwendung eines Diodenlasers zum Antreiben eines Festkörperverstärkungsmediums wie beispielsweise neodymdotiertem Aluminiumgranat (Nd:YAG) oder neodymdotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YVO4). Im Vergleich zu anderen Lasertechnologien ist DPSSL kompakter und effizienter und wird daher in wissenschaftlichen Anwendungen immer häufiger eingesetzt.
Die Stärken von DPSSL liegen in seiner Leistungsdichte und Energieeffizienz, was es zu einer zuverlässigen Wahl für Anwendungen wie Lasermarkierung, Medizin und Materialverarbeitung macht.
Technische Grundlagen und Vorteile
Die Wellenlänge eines Diodenlasers kann über die Temperatur angepasst werden, um den besten Absorptionskoeffizienten zu erzielen und so die beste Energieeffizienz zu erreichen. Bei hohen Leistungen kann DPSSL höhere Leistungsdichten als herkömmliche Technologien erreichen, was unter anderem durch den Einsatz thermischer Linsen möglich ist. Fortschritte in der Diodenlasertechnologie haben es möglich gemacht, Einzelkristalle zu verwenden und sie in Streifen oder Stapeln anzuordnen, wodurch die Kombination dieser Laser flexibler wird.
Durch das Entfernen der dunklen Bereiche zwischen den Dioden mittels optischer Technologie kann die Helligkeit erhöht und die Lebensdauer des Geräts verlängert werden.
Anwendung von DPSSL
Der grüne 532-nm-Laserpointer ist eine der häufigsten DPSSL-Anwendungen. Dabei wird ein 808-Nanometer-Infrarot-GaAlAs-Diodenlaser verwendet, um einen mit Neodym dotierten YAG- oder YVO4-Kristall zu pumpen und so 1064-Nanometer-Licht zu erzeugen. Dieses wird dann durch einen nichtlinearen optischen Prozess frequenzvervielfacht, um 532-Nanometer-grünes Licht zu erzeugen. Die Effizienz dieses Prozesses liegt etwa zwischen 20 und 35 %, was die erhebliche Energieumwandlungsfähigkeit von DPSSL im Vergleich zur herkömmlichen Lasertechnologie zeigt.
Unter idealen Bedingungen kann die Gesamteffizienz von DPSSL 48 % erreichen, was es zu einem hervorragenden Leistungsträger für Hochleistungsanwendungen macht.
Diodenlaser im Vergleich
Obwohl DPSSL und Diodenlaser beides gängige Arten von Festkörperlasern sind, hat jeder seine eigenen Vor- und Nachteile. DPSSL hat im Allgemeinen eine höhere Strahlqualität und kann bei gleichbleibend guter Strahlqualität eine sehr hohe Leistung erreichen. Allerdings sind Diodenlaser kostengünstiger und energieeffizienter, weshalb sie sich für bestimmte Anwendungen eignen. Darüber hinaus ist DPSSL temperaturempfindlich und kann nur in einem kleinen Bereich optimal arbeiten, da es sonst zu Stabilitätsproblemen kommt.
Dank der Entwicklung der Kühltechnologie bleibt die Leistung von Neodym-Zirkoniumpentoxid (Nd:YVO4) in Laseranwendungen weiterhin stark und es wird in vielen industriellen Szenarien zur ersten Wahl.
Kompatibilität und Zukunftsaussichten
Mit den Fortschritten in der wellenlängengebundenen Diodenpumpquellentechnologie, neuen Verbesserungen der Lasereffizienz, der spektralen Linienbreite und der Pumpleistung ist DPSSL für eine Vielzahl von Anwendungen zunehmend attraktiver geworden. Die Einführung dieser neuen Technologien ermöglicht DPSSL einen Betrieb mit beispiellos hoher Leistung und Stabilität und eröffnet ein breiteres Spektrum an Anwendungsperspektiven.
Von der Medizintechnik bis zur industriellen Verarbeitung glänzt DPSSL in allen Lebensbereichen. Wird diese Technologie in naher Zukunft die traditionelle Lasertechnologie vollständig ersetzen?
