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Oltre la tradizione: perché i laser a stato solido pompati a diodi possono sostituire altre tecnologie laser?
Con il progresso della tecnologia, il laser a stato solido pompato a diodi (DPSSL) ha gradualmente mostrato le sue caratteristiche superiori in molte applicazioni e ha sostituito la tecnologia laser tradizionale. Questa tecnologia si basa sull'utilizzo di un laser a diodi per pilotare un mezzo di guadagno a stato solido, come il granato di alluminio drogato al neodimio (Nd:YAG) o il granato di alluminio ittrio drogato al neodimio (Nd:YVO4). Rispetto ad altre tecnologie laser, DPSSL è più compatta ed efficiente, il che la rende sempre più dominante nelle applicazioni scientifiche.
Il vantaggio di DPSSL è la densità di potenza e l'efficienza energetica, che lo rendono una scelta affidabile in settori quali la marcatura laser, la lavorazione medica e dei materiali.
Principi tecnici e vantaggi
La lunghezza d'onda di un laser a diodi può essere regolata attraverso la temperatura per ottenere il miglior coefficiente di assorbimento, fornendo così la migliore efficienza energetica. A potenze elevate, DPSSL può raggiungere densità di potenza più elevate rispetto alle tecnologie tradizionali, grazie in parte all'uso di lenti termiche. Con l'avanzamento della tecnologia laser a diodi, l'uso di cristalli singoli e la loro disposizione in strisce o pile ha reso la combinazione di questi laser più flessibile.
La rimozione delle aree scure tra i diodi tramite la tecnologia ottica può aumentare la luminosità e prolungare la durata del dispositivo.
Applicazione del DPSSL
Il puntatore laser verde da 532 nm è una delle applicazioni DPSSL più comuni. Il modo in cui funziona è utilizzare un laser a diodi GaAlAs a infrarossi da 808 nanometri per pompare un cristallo YAG o YVO4 drogato al neodimio per produrre luce da 1064 nanometri, che viene quindi moltiplicata in frequenza attraverso un processo ottico non lineare per produrre infine luce verde da 532 nanometri. L'efficienza di questo processo è compresa tra il 20% e il 35% circa, il che dimostra la significativa capacità di conversione dell'energia di DPSSL rispetto alla tecnologia laser tradizionale.
In condizioni ideali, l'efficienza complessiva di DPSSL può raggiungere il 48%, il che gli consente di offrire prestazioni superiori in applicazioni ad alta potenza.
Confronto tra laser a diodi
Sebbene i laser DPSSL e a diodi siano tipi comuni di laser a stato solido, ciascuno presenta vantaggi e svantaggi. DPSSL solitamente ha una qualità del raggio elevata e può raggiungere una potenza elevata mantenendo una buona qualità del raggio. Tuttavia, i laser a diodi sono più economici e più efficienti dal punto di vista energetico, il che li rende adatti a determinate esigenze applicative. Inoltre, DPSSL è più sensibile alla temperatura e può funzionare in modo ottimale solo entro un intervallo ristretto, altrimenti sarà affetto da problemi di stabilità.
Con lo sviluppo della tecnologia di raffreddamento, le prestazioni del pentafosfato di zirconio e neodimio (Nd:YVO4) nelle applicazioni laser continuano a essere elevate, diventando la prima scelta per molti scenari industriali.
Compatibilità e prospettive future
Con il progresso della tecnologia della sorgente della pompa a diodi con lunghezza d'onda bloccata, la nuova efficienza del laser, la larghezza di linea spettrale e i miglioramenti dell'efficienza della pompa hanno reso DPSSL sempre più attraente per una varietà di applicazioni. L'introduzione di queste nuove tecnologie consente a DPSSL di operare con prestazioni e stabilità senza precedenti e apre prospettive applicative più ampie.
Dalla tecnologia medica alla lavorazione industriale, DPSSL brilla in tutti gli ambiti della vita, quindi questa tecnologia sostituirà completamente la tradizionale tecnologia laser nel prossimo futuro?
