Diode ضخ CW: خيار مصدر الضوء المرن والفعال!

لطالما تم استخدام البلورات والنظارات المقطوعة مثل ND: YAG (Neodymium: Yttrium Aluminium Garnet) منذ فترة طويلة كمواد كسب الليزر. تم ضخها بصريًا ، يمكن أن تنتج أطوال موجات الإخراج بالقرب من 1µm ، في حين أن عمر الحالة المثيرة للنيوديميوم يدعم كل من الموجة المستمرة والبوليت (Q-switched).

في الليزر التقليدي ، يركز ناتج مصابيح الفلاش المكثفة ومصابيح القوس في قضيب بلوري ليزر أسطواني لتشكيل وحدة كسب. ثم يتم وضع هذه الوحدة داخل تجويف الليزر ، والتي عادة ما يكون طولها عدة بوصات وتحدها عاكسات عالية وعاكسات جزئية أو مقرنات الإخراج.

ومع ذلك ، فإن هذا النهج يواجه العديد من التحديات. أولاً ، لا يكون ضوء المضخة فعالًا ، والذي يرجع أساسًا إلى عدم كفاءة المصباح في تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء المضخة ، مع توليد الكثير من الحرارة غير المجدية. والأهم من ذلك ، أن هذه المصابيح تنبعث من إشعاع النطاق العريض في النطاقات المرئية والأشعة تحت الحمراء ، مما يؤدي إلى عدم امتصاص معظم الضوء بالكامل بواسطة بلورات كسب الليزر ، مما يؤدي بدوره إلى تفاقم توليد الحرارة في وحدة المضخة. يجب تبديد هذه الحرارة بواسطة نظام تبريد المياه لرأس الليزر ، ويحتاج إلى مصدر طاقة متعدد الكيلووات.

بالنسبة للعديد من التطبيقات الصناعية ، فإن مصابيح القوس المستمرة لها عمر محدود وتحتاج إلى استبدالها كل 200 إلى 600 ساعة. أثناء الاستبدال ، تحتاج بصريات التجويف في كثير من الأحيان إلى ضبطها للحفاظ على نمط إخراج الليزر الجيد. لا تزيد هذه الصيانة الروتينية المتكررة من التكاليف فحسب ، بل يمكن أن تؤثر أيضًا على استقرار نظام الليزر. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنجرف المحاذاة البصرية بمرور الوقت ، مما يتطلب إعادة معايرة منتظمة ، حتى دون النظر في استبدال المصباح نفسه.

في المقابل،الصمام الثنائي ضخ CWيزيل بشكل كبير هذه القيود والعيوب. تتمتع بلورات الليزر المخدرة بالنيوديميوم امتصاصًا عالياً في الأطوال الموجية 808 و 880 نانومتر ، والتي تتطابق مع الأطوال الموجية للانبعاثات لثنائيات ليزر أشباه الموصلات. يمكن أن يحول الصمام الثنائي بالليزر الطاقة الكهربائية بكفاءة إلى ضوء الليزر ، والذي يمتصه بشكل فعال من قبل البلورة المخبأة في النيوديميوم ، مما يحقق كفاءة في حائط أعلى من تلك التي تزيد عدة مرات عن الليزر التقليدي المصباح.

بالإضافة إلى الكفاءة الكهربائية العالية ،الصمام الثنائي ضخ CWيجلب أيضا مزايا كبيرة أخرى. بسبب انخفاض طاقة الإخراج ، تولد هذه الليزر حرارة قليلة نسبيًا ، مما يقلل من متطلبات التبريد. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تشغيلها بواسطة إمدادات طاقة الجهد المنخفض ، متوافقة مع خطوط مرحلة واحدة (110/220 فولت) أو أدوات الجهد المنخفض في بعض أدوات آلة الليزر.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للحجم المدمج لثنائيات أشباه الموصلات ، يمكن تقليل الحجم الكلي لرأس الليزر بشكل كبير. بالنسبة إلى OEMs والمستخدمين الصناعيين ، فإن العمر الطويل للثنائيات يقلل من وقت تعطل الصيانة. في الواقع ، مع التحسين المستمر لموثوقية الصمام الثنائي في الليزر المصبوب من قبل الصمام الثنائي ، حققت هذه الليزر سنوات عديدة من التشغيل الخالي من المتاعب.

من حيث إدخال بلورات الليزر ، هناك العديد من الأساليب الأساسية لضخ الصمام الثنائي CW ، بما في ذلك الضخ النهائي والضخ الجانبي. توفر أشعة الليزر المضخمة في نهاية الأداء العالي والاستقرار لحزم الإخراج عالية الجودة في نطاق الطاقة وصولاً إلى عشرات واط ، في حين تركز الليزر الجانبي على توفير ما يصل إلى عدة كيلووات من الطاقة الخام ، على الرغم من أن جودة شعاعها تتعرض للخطر.

منذ إدخالالصمام الثنائي ضخ CW، تمت دراسة العديد من الأشكال الهندسية البلورية بالليزر بدرجات متفاوتة من النجاح التجاري. من بينها ، قضبان أسطواني وألواح وبلورات القرص الرقيقة هي الأكثر أهمية. اعتمادًا على متطلبات الطاقة والوضع ، يمكن تصميم بلورات الليزر للوحات القضائية وضخات الليزر إما بمثابة مضيوب نهاية أو مضغوط جانبيًا ، في حين لا يمكن إرضاء بلورات القرص إلا. بشكل عام ، تهيمن بلورات القضبان على تطبيقات الطاقة المنخفضة/المتوسطة وتطبيقات جودة الوضع العالي ، في حين أن بلورات الألواح والقرص غالبًا ما تستخدم في أشعة الليزر عالية الطاقة.