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Dal rubino al cristallo drogato con niobio: qual è la tecnologia di base dei laser a stato solido pompati a diodi?
Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, il laser a stato solido pompato a diodi (DPSSL), come tecnologia laser emergente, ha gradualmente occupato un posto in varie applicazioni grazie alla sua eccellente efficienza e al design compatto. Questa tecnologia si basa principalmente sull'utilizzo di diodi laser per fornire energia a un mezzo di guadagno a stato solido (come un cristallo YAG drogato con rubino o niobio) per generare un raggio laser. Quella che segue è una discussione approfondita della tecnologia principale di DPSSL.
Introduzione alla tecnologia di base
Per i laser a stato solido pompati a diodi, l'efficienza dell'accoppiamento energetico influisce direttamente sulle prestazioni del laser in uscita finale. Regolando la lunghezza d'onda del diodo laser per ottenere il coefficiente di assorbimento ottimale nel cristallo, DPSSL può funzionare con un'energia fotonica di pompa inferiore, migliorando notevolmente l'efficienza complessiva di conversione dell'energia.
Rispetto alle lampade a scarica ad alta intensità, DPSSL fa affidamento sulla sua maggiore densità di potenza per rendere il design complessivo più compatto e ridurre al minimo la perdita di energia.
Tecnologia di accoppiamento e prestazioni della trave
I diodi laser ad alta potenza sono generalmente fabbricati sotto forma di striscia, che contiene più diodi laser a striscia singola adiacenti l'uno all'altro. Attraverso mezzi tecnici, il raggio laser viene puntato sul cristallo attraverso un condensatore specifico, che aumenta significativamente la luminosità del raggio, migliorando così la qualità del raggio e prolungando la durata del diodo.
Questa tecnologia non solo rende il raggio laser più preciso attraverso un rapido allineamento dell'asse ottico, ma riduce anche gli effetti di diffrazione su lunghe distanze, mantenendo l'elevata intensità e stabilità del raggio.
Le principali applicazioni DPSSL di oggi
Il puntatore laser verde da 532 nm è uno dei DPSSL più comunemente utilizzati al momento. Quando un diodo laser a infrarossi da 808 nm viene utilizzato per pompare un cristallo YAG drogato con niobio o YVO4 drogato con niobio, è possibile generare una lunghezza d'onda laser di 1064 nm e quindi la moltiplicazione della frequenza viene eseguita attraverso il cristallo KTP per generare un raggio da 532 nm. . L'efficienza di questo DPSSL verde è di circa il 20%, e può raggiungere anche il 35% in condizioni ottimali.
Confronto tra DPSSL e laser a diodi
Sebbene DPSSL e il semplice laser a diodi siano entrambe tecnologie laser a stato solido, entrambe presentano vantaggi e svantaggi. La qualità del raggio del DPSSL è solitamente relativamente elevata e può raggiungere una potenza di uscita estremamente elevata, mentre il costo dei laser a diodi è relativamente inferiore e il suo funzionamento e la sua modularità sono più flessibili. Attraverso una progettazione ragionevole, queste tecnologie laser svolgono ciascuna un ruolo indispensabile in diversi campi professionali.
Sebbene DPSSL presenti vantaggi in termini di prestazioni, i laser a diodi sono chiaramente più interessanti in termini di prezzo ed efficienza energetica.
Prospettive e sfide future
Poiché la domanda di DPSSL ad alta potenza continua ad aumentare, è in corso anche la ricerca per migliorarne l'efficienza. In particolare, lo sviluppo di nuove sorgenti di pompe a diodi con lunghezza d'onda bloccata ha migliorato significativamente l'efficienza del laser e le caratteristiche spettrali del DFSSL.
Questi progressi tecnologici non significheranno solo prestazioni più elevate, ma ridurranno anche i costi operativi complessivi della tecnologia laser.
Conclusione
Grazie alla loro elevata efficienza e miniaturizzazione, i laser a stato solido pompati a diodi ampliano continuamente la loro gamma di applicazioni, che va dalla produzione industriale alla vita quotidiana. Tale progresso tecnologico influenzerà la direzione futura dello sviluppo della tecnologia laser?
