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Vom Rubin zum Niob-dotierten Kristall: Was ist die Kerntechnologie diodengepumpter Festkörperlaser?
Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie hat der diodengepumpte Festkörperlaser (DPSSL) als aufstrebende Lasertechnologie aufgrund seiner hervorragenden Effizienz und kompakten Bauweise nach und nach einen Platz in verschiedenen Anwendungen eingenommen. Diese Technologie basiert hauptsächlich auf der Verwendung von Laserdioden, um einem Festkörper-Verstärkungsmedium (z. B. einem Rubin- oder Niob-dotierten YAG-Kristall) Energie zuzuführen und so einen Laserstrahl zu erzeugen. Im Folgenden finden Sie eine ausführliche Diskussion der Kerntechnologie von DPSSL.
Einführung in die Kerntechnologie
Bei diodengepumpten Festkörperlasern wirkt sich die Effizienz der Energiekopplung direkt auf die endgültige Ausgangsleistung des Lasers aus. Durch Anpassen der Wellenlänge der Laserdiode, um den optimalen Absorptionskoeffizienten im Kristall zu erreichen, kann DPSSL mit niedrigerer Pumpphotonenenergie arbeiten, wodurch die Gesamteffizienz der Energieumwandlung erheblich verbessert wird.
Im Vergleich zu Hochleistungsentladungslampen setzt DPSSL auf seine höhere Leistungsdichte, um das Gesamtdesign kompakter zu gestalten und Energieverluste zu minimieren.
Kopplungstechnologie und Strahlleistung
Hochleistungslaserdioden werden typischerweise in Streifenform hergestellt, die mehrere nebeneinander liegende einzelne Streifenlaserdioden enthält. Durch technische Mittel wird der Laserstrahl durch einen speziellen Kondensator auf den Kristall gerichtet, wodurch die Helligkeit des Strahls deutlich erhöht wird, wodurch die Qualität des Strahls verbessert und die Lebensdauer der Diode verlängert wird.
Diese Technologie macht den Laserstrahl nicht nur durch eine schnelle Ausrichtung der optischen Achse präziser, sondern reduziert auch die Auswirkungen der Beugung über große Entfernungen und sorgt so für eine hohe Intensität und Stabilität des Strahls.
Die heutigen Mainstream-DPSSL-Anwendungen
Der grüne 532-nm-Laserpointer ist derzeit einer der am häufigsten verwendeten DPSSLs. Wenn eine 808-nm-Infrarotlaserdiode zum Pumpen eines Niob-dotierten YAG- oder Niob-dotierten YVO4-Kristalls verwendet wird, kann eine Laserwellenlänge von 1064 nm erzeugt werden. Anschließend wird eine Frequenzvervielfachung durch den KTP-Kristall durchgeführt, um einen 532-nm-Strahl zu erzeugen. . Der Wirkungsgrad dieses grünen DPSSL liegt bei etwa 20 %, unter optimalen Bedingungen kann er sogar 35 % erreichen.
Vergleich zwischen DPSSL und Diodenlaser
Obwohl DPSSL und einfacher Diodenlaser beide Festkörperlasertechnologien sind, haben beide ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Strahlqualität von DPSSL ist normalerweise relativ hoch und es können extrem hohe Ausgangsleistungen erzielt werden, während die Kosten von Diodenlasern relativ niedriger sind und der Betrieb und die Modularität flexibler sind. Durch sinnvolles Design spielen diese Lasertechnologien jeweils in unterschiedlichen Berufsfeldern eine unverzichtbare Rolle.
Obwohl DPSSL Leistungsvorteile hat, sind Diodenlaser hinsichtlich Preis und Energieeffizienz deutlich attraktiver.
Zukunftsaussichten und Herausforderungen
Da die Nachfrage nach Hochleistungs-DPSSL weiter steigt, wird auch an der Verbesserung seiner Effizienz geforscht. Insbesondere die Entwicklung neuer wellenlängengesperrter Diodenpumpquellen hat die Lasereffizienz und die spektralen Eigenschaften von DFSSL erheblich verbessert.
Diese technologischen Fortschritte werden nicht nur eine höhere Leistung bedeuten, sondern auch die Gesamtbetriebskosten der Lasertechnologie senken.
Schlussfolgerung
Diodengepumpte Festkörperlaser erweitern aufgrund ihrer hohen Effizienz und Miniaturisierung kontinuierlich ihr Einsatzspektrum, das von der industriellen Produktion bis zum täglichen Leben reicht. Wird sich ein solcher technologischer Fortschritt auf die zukünftige Entwicklungsrichtung der Lasertechnologie auswirken?
