CW pompé à diode: une option de source de lumière flexible et efficace!

Les cristaux et verres dopés à ND tels que ND: YAG (Neodymium: Yttrium aluminium grennet) ont longtemps été utilisés comme matériaux de gain laser. Optiquement pompé, ils peuvent produire des longueurs d'onde de sortie proches de 1 µm, tandis que la durée de vie de l'état excité de néodyme prend en charge l'onde continue et le fonctionnement pulsé (commutant Q).

Dans les lasers traditionnels, la sortie des lampes flash intenses et des lampes à arc est concentrée sur une tige de cristal laser cylindrique pour former un module de gain. Ce module est ensuite placé à l'intérieur de la cavité laser, qui mesure généralement plusieurs pouces de long et délimitée par des réflecteurs élevés et des réflecteurs partiels ou des coupleurs de sortie.

Cependant, cette approche est confrontée à plusieurs défis. Premièrement, la lumière de la pompe n'est pas efficace, ce qui est principalement dû à l'inefficacité de la lampe dans la conversion de l'énergie électrique en lumière de la pompe, tout en générant beaucoup de chaleur inutile. Plus critique, ces lampes émettent un rayonnement à large bande dans les plages visibles et infrarouges, ce qui entraîne la plupart de la lumière qui n'est pas complètement absorbée par les cristaux de gain laser, ce qui à son tour exacerbe la génération de chaleur du module de pompe. Cette chaleur doit être dissipée par un système de refroidissement par eau pour la tête laser, et une alimentation multi-kilowatt est nécessaire.

Pour de nombreuses applications industrielles, les lampes à arc continu ont une durée de vie limitée et doivent être remplacées toutes les 200 à 600 heures. Pendant le remplacement, l'optique de la cavité doit souvent être affinée pour maintenir un bon modèle de sortie laser. Cet maintenance de routine fréquente augmente non seulement les coûts, mais peut également affecter la stabilité du système laser. De plus, l'alignement optique peut dériver avec le temps, nécessitant un recalibrage régulier, même sans considérer le remplacement de la lampe elle-même.

En revanche,Diode pompé CWÉlimine considérablement ces limitations et inconvénients. Les cristaux laser dopés au néodyme ont une absorption élevée à des longueurs d'onde de 808 et 880 nm, qui correspondent aux longueurs d'onde d'émission des diodes laser semi-conductrices ingaas. La diode laser peut convertir efficacement l'énergie électrique en lumière laser, qui est effectivement absorbée par le cristal dopé au néodyme, atteignant une efficacité de plaque de paroi qui est plusieurs fois plus élevée que celle des lasers traditionnels à la lampe.

En plus de l'efficacité électrique élevée,Diode pompé CWapporte également d'autres avantages importants. En raison de la faible puissance de sortie, ces lasers génèrent relativement peu de chaleur, réduisant les exigences de refroidissement. De plus, ils sont alimentés par des alimentations basse tension, compatibles avec des lignes monophasées (110 / 220V) ou des utilitaires basse tension dans certaines machines-outils laser.

De plus, en raison de la taille compacte des diodes semi-conductrices, la taille globale de la tête laser peut être considérablement réduite. Pour les OEM et les utilisateurs industriels, la longue durée de vie des diodes réduit encore les temps d'arrêt de la maintenance. En fait, avec l'amélioration continue de la fiabilité des diodes dans les lasers à l'état solide à puce à la diode, ces lasers ont atteint de nombreuses années de fonctionnement sans problème.

En termes d'introduction des cristaux laser, il existe plusieurs approches de base de la CW pompée à la diode, y compris le pompage final et le pompage latéral. Les lasers pompés à l'extrémité offrent des performances élevées et une stabilité des faisceaux de sortie de haute qualité dans la plage de puissance jusqu'à des dizaines de watts, tandis que les lasers pompés latéraux se concentrent sur la fourniture de plusieurs kilowatts de puissance brute, bien que la qualité de leur faisceau soit compromise.

Depuis l'introduction deDiode pompé CW, de nombreuses géométries à cristal laser ont été étudiées avec des degrés divers de succès commercial. Parmi eux, les tiges cylindriques, les plaques et les cristaux de disque mince sont les plus importants. Selon les exigences de puissance et de mode, les cristaux laser à plaque et à tige peuvent être conçus comme pompés à l'extrémité ou à latérus, tandis que les cristaux de disque ne peuvent être que pompés à l'extrémité. Généralement, les cristaux de tige dominent les applications de qualité basse / moyenne et de qualité élevée, tandis que les cristaux de plaque et de disque sont souvent utilisés dans les lasers de haute puissance.