Nouveau laser à semi-conducteurs--Laser DPSS à semi-conducteurs pompé par diode

Laser DPSSa les caractéristiques de fournir des impulsions nanosecondes, une puissance de crête d'impulsion élevée, des lasers émettant de différentes longueurs d'onde, une largeur de ligne étroite, une efficacité de conversion d'énergie élevée, une qualité de faisceau élevée, une efficacité de travail élevée, un faible bruit, une faible consommation d'énergie, une bonne stabilité et fiabilité. Structure solide et compacte, petite taille, longue durée de vie et autres caractéristiques.

Laser DPSS, le nom chinois est laser à semi-conducteurs pompé par diode, également connu sous le nom de laser à semi-conducteurs pompé par semi-conducteur. Le laser DPSS utilise une diode laser (également appelée laser à semi-conducteur) pour remplacer la lampe au krypton/lampe au xénon traditionnelle afin de pomper le cristal laser. Il s'agit d'un nouveau laser à semi-conducteurs de deuxième génération.

Au début des années 1960, les lasers à semi-conducteurs ont été développés et introduits. Immédiatement, le concept d’utilisation de lasers à semi-conducteurs comme sources de pompe a été proposé. Les lasers DPSS sont entrés sur le marché et la technologie a été continuellement améliorée et itérée. À ce stade, les cristaux laser utilisés dans les lasers DPSS sont principalement du grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme (Nd:YAG), du phosphate de titane et de potassium (KTP), etc.

Les lasers DPSS peuvent fonctionner en mode onde continue ou en mode impulsion, et la méthode de couplage de pompe peut être un pompage final ou un pompage latéral. Le laser DPSS a les caractéristiques de fournir des impulsions nanosecondes, une puissance de crête d'impulsion élevée, des lasers émettant de différentes longueurs d'onde, une largeur de ligne étroite, une efficacité de conversion d'énergie élevée, une qualité de faisceau élevée, une efficacité de travail élevée, un faible bruit, une faible consommation d'énergie, une bonne stabilité et fiabilité. Structure solide et compacte, petite taille, longue durée de vie et autres caractéristiques.

Le principe de fonctionnement du laser DPSS est qu'une lentille de focalisation et un miroir semi-réfléchissant forment une cavité résonante et que le cristal laser est placé entre les deux. Le laser émis par la diode laser est focalisé par la lentille de focalisation et irradie le cristal laser pour former un laser d'une longueur d'onde spécifique, qui traverse le miroir semi-réfléchissant. Transmission, puis sortie via le coupleur.

Les lasers DPSS peuvent être largement utilisés dans les communications, la télédétection, la télémétrie, le radar, l'analyse des gaz, l'analyse de la séparation isotopique, les sciences de l'environnement, l'optique, l'impression laser, la biologie, les soins médicaux, l'électronique, l'affichage par projection, le traitement laser, l'inspection et les tests, l'aérospatiale, et industrie militaire C'est l'un des nouveaux produits laser avec la vitesse de développement la plus rapide et la gamme d'applications la plus large au monde. Il est utilisé dans de nombreux domaines comme la défense nationale et la recherche scientifique.

Les lasers DPSS ont été largement utilisés dans de nombreux domaines de haute technologie tels que les communications par fibre optique, les équipements médicaux et le traitement d'images optiques en raison de leurs avantages significatifs tels qu'un rendement élevé, une excellente gestion thermique, une longue durée de vie, une fiabilité et un format compact et facile à utiliser. -maintenir les conceptions. Ces avantages techniques font non seulement des lasers DPSS le représentant de la deuxième génération de lasers, mais occupent également une position importante sur le marché technologique en pleine croissance.

Avantages techniques :
Conversion à haut rendement : par rapport aux lasers à semi-conducteurs traditionnels pompés par lampe, les lasers DPSS utilisent des diodes semi-conductrices comme sources de pompage. Ces diodes sont capables de produire une lumière à longueur d’onde fixe et de convertir plus efficacement l’énergie électrique en énergie lumineuse laser. Cette conversion d'énergie à haut rendement signifie que, avec la même puissance d'entrée, le laser DPSS peut produire une puissance laser plus élevée.
Gestion thermique supérieure : étant donné que les caractéristiques spectrales de la diode semi-conductrice et les caractéristiques d'absorption du cristal laser peuvent être étroitement adaptées, le laser DPSS génère moins de chaleur lors de son fonctionnement. Cela réduit l’impact des effets thermiques sur la qualité du faisceau laser, améliorant ainsi la stabilité et la qualité du faisceau.
Longue durée de vie et fiabilité : les lasers DPSS durent beaucoup plus longtemps que les lasers à lampe traditionnels, car ils utilisent des diodes semi-conductrices, qui ont généralement une durée de vie de plusieurs dizaines de milliers d'heures. Dans le même temps, en raison de leur structure simple, les lasers DPSS nécessitent moins de maintenance, ce qui améliore encore leur fiabilité.
Conception compacte et facile à entretenir : les lasers DPSS sont généralement conçus pour être plus compacts et adaptés à une utilisation dans des environnements restreints. Dans le même temps, en raison de sa structure simple, il est plus pratique à entretenir, ce qui est particulièrement important pour les scénarios d'application nécessitant un fonctionnement stable à long terme.

Les lasers DPSS sont largement utilisés dans de nombreux domaines en raison de leurs caractéristiques uniques, telles qu'un rendement élevé, une excellente qualité de faisceau, une conception compacte et une longue durée de vie.

Champ d'application :
A. Traitement des matériaux industriels
1. Découpe et perçage de précision : les lasers DPSS sont souvent utilisés pour les opérations de découpe et de perçage de matériaux qui nécessitent une haute précision, telles que le micro-usinage sur des matériaux durs et cassants tels que le carbure, la céramique et les plaquettes de silicium.
2. Traitement de surface : y compris le marquage au laser, la gravure et les techniques d'élimination ou d'ajout de matière en modifiant les propriétés de surface du matériau.
3. Soudage et assemblage : En raison de la concentration élevée et du contrôle énergétique des lasers DPSS, ils peuvent être utilisés pour le soudage de précision de composants électroniques et de matériaux à point de fusion élevé.
4. Impression 3D et fabrication additive : Dans le cadre du prototypage rapide et de la construction de structures complexes, les lasers DPSS peuvent être utilisés pour durcir des résines photosensibles ou fondre des poudres métalliques.
B. Domaines médicaux et biomédicaux
1. Chirurgie oculaire : Les lasers DPSS sont utilisés dans les chirurgies réfractives telles que le LASIK pour améliorer la vision.
2. Traitement de la peau : utilisé pour traiter les cicatrices, les rides, la pigmentation et d’autres problèmes.
3. Ingénierie tissulaire : Dans l’ingénierie tissulaire et la manipulation cellulaire, un contrôle précis de l’énergie laser peut favoriser la croissance cellulaire ou éliminer les tissus malades.
4. Diagnostic et imagerie : utilisez la fluorescence laser et d'autres technologies spectrales pour la détection des maladies et l'imagerie des tissus biologiques.
C. Recherche et expériences scientifiques
1. Spectroscopie : mesures spectroscopiques à haute résolution utilisant des lasers DPSS dans la recherche en physique atomique, moléculaire et de la matière condensée.
2. Technologie pompe-sonde optique : combinée à d’autres technologies pour étudier les processus ultrarapides en cinétique chimique et en science des matériaux.
3. Physique des atomes froids : utilisé pour refroidir et manipuler les atomes pour la recherche sur l'information quantique et l'informatique quantique.
4. Horloge optique : système laser stable basé sur la fréquence de la lumière pour une mesure précise du temps.
D. Communications et optoélectronique
1. Communication par fibre optique : le laser DPSS sert de source de signal optique pour la transmission de données à grande vitesse.
2. Stockage de données : utilisé pour lire et écrire des supports de stockage optiques tels que CD/DVD.
3. Réseau optique : construit la source lumineuse principale du réseau d’interconnexion optique et assure une transmission de données efficace et fiable.
4. Capteurs et systèmes de détection : utilisés comme sources lumineuses ou modulateurs de signaux dans les systèmes de télédétection, de détection et de contrôle automatique.

Progrès technologique et innovation :
Développement de lasers DPSS haute puissance : afin de répondre aux scénarios d'application nécessitant une puissance laser plus élevée, tels que le traitement industriel et la chirurgie médicale, les développeurs se sont engagés à augmenter la puissance de sortie des lasers DPSS. Cela implique une technologie de pompe plus efficace et une conception de gestion thermique améliorée pour maintenir la stabilité du laser et la qualité du faisceau.
Technologie laser DPSS ultrarapide : La technologie laser ultrarapide est un point chaud de la recherche actuelle, qui implique des largeurs d'impulsion de niveau femtoseconde ou picoseconde et est utilisée dans le traitement de matériaux de précision et dans certaines recherches scientifiques spécifiques. Le développement des lasers DPSS dans ce domaine leur confère un potentiel accru dans les applications à grande vitesse et haute précision.
Lasers DPSS monofréquence et accordables : dans certaines applications de recherche scientifique et de communication, des sources laser stables en fréquence ou accordables sont nécessaires. Par conséquent, le développement de lasers DPSS capables de générer une fréquence unique ou d’ajuster les fréquences dans une certaine plage est devenu une nouvelle direction de recherche.
Lasers DPSS à microstructure et fibre : avec les progrès de la technologie des fibres et des composants optiques à microstructure, ces nouveaux composants sont intégrés dans les lasers DPSS, ce qui rend les lasers plus compacts et efficaces, et peuvent fournir une meilleure qualité de faisceau et une plus grande stabilité de puissance.

Les derniers développements des lasers DPSS montrent que leurs perspectives d’application dans de multiples domaines sont en constante expansion et que le marché mondial des lasers DPSS devrait continuer de croître au cours des prochaines années.

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