다이오드 펌핑 CW : 유연하고 효율적인 광원 옵션!

ND : YAG (Neodymium : Yttrium aluminum garnet)와 같은 ND 도핑 결정 및 유리는 오랫동안 레이저 게인 재료로 사용되어 왔습니다. 광학적으로 펌핑 된 것은 1µm에 가까운 출력 파장을 생성 할 수 있으며, Neodymium의 여기 상태 수명은 연속파와 펄스 (Q- 스위치) 작업을 모두 지원합니다.

전통적인 레이저에서 강렬한 플래시 램프와 아크 램프의 출력은 원통형 레이저 크리스탈로드에 초점을 맞추기 위해 이득 모듈을 형성합니다. 그런 다음이 모듈은 레이저 캐비티 내부에 배치되며, 일반적으로 길이는 일반적으로 몇 인치이며 높은 반사기와 부분 반사기 또는 출력 커플러로 제한됩니다.

그러나이 접근법은 몇 가지 도전에 직면 해 있습니다. 첫째, 펌프 라이트는 효율적이지 않으며, 이는 전기 에너지를 펌프 라이트로 변환하는 데있어 램프의 비 효율성으로 인해 발생하는 동시에 쓸모없는 열이 많이 발생하기 때문입니다. 보다 비판적으로, 이들 램프는 가시 및 적외선 범위에서 광대역 복사를 방출하여 대부분의 빛이 레이저 게인 결정에 완전히 흡수되지 않아 펌프 모듈의 열 생성을 악화시킨다. 이 열은 레이저 헤드의 수냉식 시스템에 의해 소산되어야하며 멀티 킬로와트 전원 공급 장치가 필요합니다.

많은 산업 응용 분야의 경우 연속 아크 램프는 수명이 제한되어 있으며 200 ~ 600 시간마다 교체해야합니다. 교체하는 동안, 캐비티 광학은 종종 좋은 레이저 출력 패턴을 유지하기 위해 미세 조정해야합니다. 이 일상적인 유지 보수는 비용을 증가시킬뿐만 아니라 레이저 시스템의 안정성에도 영향을 줄 수 있습니다. 또한, 광학 정렬은 시간이 지남에 따라 표류 될 수 있으며, 램프 자체의 교체를 고려하지 않고도 정기적 인 재 교정이 필요합니다.

대조적으로,다이오드 펌핑 CW이러한 한계와 단점을 크게 제거합니다. Neodymium-doped Laser 결정은 808 및 880 nm의 파장에서 높은 흡수를 가지고 있으며, 이는 Ingaas 반도체 레이저 다이오드의 방출 파장과 일치합니다. 레이저 다이오드는 전기 에너지를 레이저 라이트로 효율적으로 변환 할 수 있으며, 이는 네오디뮴 도핑 결정에 의해 효과적으로 흡수되어 전통적인 램프 펌프 레이저보다 몇 배나 높은 벽 플러그 효율을 달성합니다.

높은 전기 효율 외에도다이오드 펌핑 CW또한 다른 중요한 이점도 제공합니다. 출력 전력이 낮기 때문에이 레이저는 비교적 적은 열을 생성하여 냉각 요구 사항이 줄어 듭니다. 또한 일부 레이저 공작 기계에서는 단상 (110/220V) 라인 또는 저전압 유틸리티와 호환되는 저전압 전원 공급 장치로 구동됩니다.

또한 반도체 다이오드의 소형 크기로 인해 레이저 헤드의 전체 크기가 크게 줄어들 수 있습니다. OEM 및 산업 사용자의 경우, 다이오드의 장수는 유지 보수 가동 중지 시간을 더욱 줄입니다. 실제로, 다이오드-펌핑 솔리드 스테이트 레이저에서 다이오드 신뢰성의 지속적인 개선으로, 이들 레이저는 수년간의 문제없는 작동을 달성했다.

레이저 결정의 도입 측면에서, 엔드 펌핑 및 측면 펌핑을 포함하여 다이오드 펌프 CW에 대한 몇 가지 기본 접근법이 있습니다. 엔드 펌프 레이저는 전력 범위의 고품질 출력 빔의 고성능과 안정성을 수십 와트까지 제공하는 반면, 측면 펌프 레이저는 빔 품질이 손상되지만 최대 몇 킬로와트의 원시 전력을 제공하는 데 중점을 둡니다.

소개 이후다이오드 펌핑 CW, 수많은 레이저 크리스탈 형상이 다양한 상업적 성공으로 연구되었습니다. 그중에서도 원통형 막대, 플레이트 및 얇은 디스크 결정이 가장 중요합니다. 전력 및 모드 요구 사항에 따라 플레이트 및로드 레이저 결정은 엔드 펌핑 또는 측면 펌핑으로 설계 될 수 있지만 디스크 크리스탈은 끝 펌핑 만 할 수 있습니다. 일반적으로로드 결정은 저/중간 전력 및 고 모드 품질 응용을 지배하는 반면, 플레이트 및 디스크 결정은 종종 고출력 레이저에 사용됩니다.