Diodo pompato CW: un'opzione di sorgente di luce flessibile ed efficiente!

Cristalli e occhiali drogati con ND come ND: YAG (Neodimio: Garnet in alluminio yttio) sono stati a lungo usati come materiali di guadagno laser. Pompato otticamente, possono produrre lunghezze d'onda di uscita vicine a 1 µm, mentre la durata dello stato eccitato del neodimio supporta sia l'onda continua che il funzionamento pulsato (a commutazione Q).

Nei laser tradizionali, l'output di lampade flash intense e lampade ad arco è focalizzata in un'asta di cristallo laser cilindrico per formare un modulo di guadagno. Questo modulo viene quindi posizionato all'interno della cavità laser, che in genere è lunga diversi pollici e delimitata da riflettori elevati e riflettori parziali o accoppiatori di uscita.

Tuttavia, questo approccio deve affrontare diverse sfide. In primo luogo, la luce della pompa non è efficiente, il che è principalmente dovuto all'inefficienza della lampada nella conversione dell'energia elettrica in luce della pompa, generando molto calore inutile. Più criticamente, queste lampade emettono radiazioni a banda larga nelle gamme visibili e a infrarossi, con conseguente gran parte della luce non completamente assorbita dai cristalli di guadagno laser, il che a sua volta aggrava la generazione di calore del modulo della pompa. Questo calore deve essere dissipato da un sistema di raffreddamento ad acqua per la testa laser ed è richiesto un alimentatore multi-kilowatt.

Per molte applicazioni industriali, le lampade ad arco continue hanno una durata limitata e devono essere sostituite ogni 200-600 ore. Durante la sostituzione, l'ottica della cavità deve spesso essere perfezionata per mantenere un buon modello di uscita laser. Questa frequente manutenzione di routine non solo aumenta i costi, ma può anche influire sulla stabilità del sistema laser. Inoltre, l'allineamento ottico può andare alla deriva nel tempo, richiedendo una ricalibrazione regolare, anche senza considerare la sostituzione della lampada stessa.

Al contrario,Diodo pompato CWElimina in modo significativo questi limiti e svantaggi. I cristalli laser drogati in neodimio hanno un elevato assorbimento a lunghezze d'onda di 808 e 880 nm, che corrispondono alle lunghezze d'onda di emissione dei diodi laser a semiconduttore Ingaas. Il diodo laser può convertire in modo efficiente l'energia elettrica in luce laser, che viene efficacemente assorbita dal cristallo drogato con neodimio, ottenendo un'efficienza per la canna da parete che è più volte superiore a quella dei tradizionali laser a pompa.

Oltre all'elevata efficienza elettrica,Diodo pompato CWOffre anche altri vantaggi significativi. A causa della bassa potenza di uscita, questi laser generano un calore relativamente scarso, riducendo i requisiti di raffreddamento. Inoltre, sono alimentati da alimentatori a bassa tensione, compatibili con linee monofase (110/220 V) o utilità a bassa tensione in alcune macchine utensili laser.

Inoltre, a causa della dimensione compatta dei diodi a semiconduttore, la dimensione complessiva della testa laser può essere significativamente ridotta. Per gli OEM e gli utenti industriali, la lunga durata dei diodi riduce ulteriormente i tempi di inattività della manutenzione. In effetti, con il continuo miglioramento dell'affidabilità dei diodi nei laser a stato solido pompati a diodi, questi laser hanno raggiunto molti anni di funzionamento senza problemi.

In termini di introduzione di cristalli laser, ci sono diversi approcci di base al CW pompato di diodo, tra cui il pompaggio finale e il pompaggio laterale. I laser pompati di fine offrono prestazioni elevate e stabilità di travi di uscita di alta qualità nella gamma di alimentazione fino a decine di watt, mentre i laser pompati laterali si concentrano sul fornire fino a diversi chilowatt di potenza grezza, sebbene la loro qualità del raggio sia compromessa.

Dall'introduzione diDiodo pompato CW, Numerose geometrie di cristalli laser sono state studiate con vari gradi di successo commerciale. Tra questi, le aste cilindriche, le piastre e i cristalli di disco sottili sono i più importanti. A seconda dei requisiti di potenza e modalità, i cristalli laser a piastra e asta possono essere progettati come puntati di fine o pompate, mentre i cristalli di disco possono essere solo a pompa. Generalmente, i cristalli a bastoni dominano applicazioni di qualità a bassa/media e alta modalità, mentre i cristalli di piastra e disco sono spesso utilizzati nei laser ad alta potenza.