Yfirlit yfir þróun háafls hálfleiðara leysigeisla, fyrsti hluti

Yfirlit yfir háaflhálfleiðara leysirþróunarhluti eitt

Þar sem skilvirkni og afl halda áfram að batna, leysirdíóður (leysirdíóða bílstjóri) mun halda áfram að koma í stað hefðbundinnar tækni og þar með breyta því hvernig hlutir eru framleiddir og gera kleift að þróa nýja hluti. Skilningur á verulegum framförum í háafls hálfleiðara leysigeislum er einnig takmarkaður. Umbreyting rafeinda í leysigeisla með hálfleiðurum var fyrst sýnt fram á árið 1962 og fjölbreyttar viðbótarframfarir hafa fylgt í kjölfarið sem hafa knúið áfram miklum framförum í umbreytingu rafeinda í afkastamikla leysigeisla. Þessar framfarir hafa stutt mikilvægar notkunarmöguleika, allt frá ljósgeymslu til ljósneta og á fjölbreyttum iðnaðarsviðum.

Yfirferð á þessum framförum og uppsafnaðri framþróun þeirra undirstrikar möguleika á enn meiri og víðtækari áhrifum á mörgum sviðum hagkerfisins. Reyndar, með sífelldum framförum á háafls hálfleiðara leysigeislum, mun notkunarsvið þeirra hraða útbreiðslu og hafa djúpstæð áhrif á hagvöxt.

Mynd 1: Samanburður á birtu og lögmáli Moore fyrir háafls hálfleiðara leysigeisla

Díóðudælaðir fastfasa leysir ogtrefjalaserar

Framfarir í háafls hálfleiðaralaserum hafa einnig leitt til þróunar á niðurstreymis leysitækni, þar sem hálfleiðaralaserar eru venjulega notaðir til að örva (dæla) efnuðu kristalla (díóðudæltir fastfasaleisar) eða efnuðu trefjar (trefjalasar).

Þó að hálfleiðaralasar veiti skilvirka, litla og ódýra leysiorku, þá hafa þeir einnig tvær lykiltakmarkanir: þeir geyma ekki orku og birtustig þeirra er takmarkað. Í grundvallaratriðum þurfa mörg forrit tvo gagnlega leysigeisla; Annar er notaður til að breyta rafmagni í leysigeislun og hinn er notaður til að auka birtustig þeirrar geislunar.

Díóðudæltir fastfasa leysir.
Seint á níunda áratugnum fór notkun hálfleiðaralasera til að dæla fastfasalasera að vekja mikinn áhuga í viðskiptum. Díóðudæltir fastfasalaserar (DPSSL) draga verulega úr stærð og flækjustigi hitastjórnunarkerfa (aðallega hringrásarkæla) og magnaraeininga, sem sögulega hafa notað bogalampa til að dæla fastfasalaserkristöllum.

Bylgjulengd hálfleiðaraleysisins er valin út frá skörun litrófsgleypni við styrkingarmiðil fastfasaleysisins, sem getur dregið verulega úr hitaálagi samanborið við breiðbandsútgeislunarróf bogalampans. Í ljósi vinsælda neodymium-dópaðra leysira sem gefa frá sér 1064 nm bylgjulengd, hefur 808 nm hálfleiðaraleysirinn orðið afkastamesta varan í framleiðslu hálfleiðaraleysira í meira en 20 ár.

Bætt skilvirkni díóðudælingar annarrar kynslóðarinnar var möguleg vegna aukinnar birtustigs fjölhálfleiðaralasera og getu til að stöðuga þröngar útblásturslínubreiddir með því að nota Bragg-grindur í lausu (VBGS) um miðjan fyrsta áratug 21. aldar. Veik og þröng litrófsgleypni upp á um 880 nm hefur vakið mikinn áhuga á litrófsstöðugum dæludíóðum með mikla birtu. Þessir afkastameiri leysir gera það mögulegt að dæla neodymium beint á efra leysistig 4F3/2, sem dregur úr skammtafræðilegum halla og bætir þannig útdrátt grunnhátta við hærra meðalafl, sem annars væri takmarkað af hitalinsum.

Í byrjun annars áratugar þessarar aldar vorum við vitni að verulegri aukningu í afli í einþversum 1064nm leysigeislum, sem og tíðnibreytingarleysigeislum þeirra sem starfa í sýnilegum og útfjólubláum bylgjulengdum. Miðað við langan efri orkutíma Nd:YAG og Nd:YVO4, veita þessar DPSSL Q-rofa aðgerðir mikla púlsorku og hámarksafl, sem gerir þær tilvaldar fyrir vinnslu á ablative efnum og nákvæmar örvinnsluforrit.