基本介紹
- 中文名：半導體泵浦固體雷射器
- 外文名：Diode Pump Solid State Laser
- 優勢：低功耗
- 典型波長：635nm
簡介,套用,類別,優勢,特性,波長,
簡介
該類型的雷射器利用輸出固定波長的半導體雷射器代替了傳統的氪燈或氙燈來對雷射晶體進行泵浦，從而取得了嶄新的發展，被稱為第二代的雷射器。這是一種高效率、長壽命、光束質量高、穩定性好、結構緊湊小型化的第二代新型固體雷射器，已在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環境科學，醫療器械，光學圖象處理，雷射印表機等高科技領域有著獨具特色的套用前景。
套用
半導體泵浦固體雷射器的發展與半導體雷射器的發展是密不可分的。1962年，第一隻同質結砷化鎵半導體雷射器問世，1963年，美國人紐曼就首次提出了用半導體做為固體雷射器的泵浦源的構想。但在早期，由於二極體的各項性能還很差，作為固體雷射器的泵浦源還顯得不成熟。直到1978年量子阱半導體雷射器概念的提出，以及八十年代初期MOCVD 技術的使用及應變量子阱雷射器的出現，使得半導體泵浦固體雷射器的發展步上了一個嶄新的台階。在進入九十年代以來，大功率的半導體泵浦固體雷射器及半導體泵浦固體雷射器列陣技術也逐步成熟，從而，大大促進了半導體泵浦固體雷射器的研究。
國內半導體泵浦固體雷射器市場化水平已經達到數百瓦，實驗室水平已經達到千瓦級。在套用上，大功率半導體泵浦固體雷射器以材料加工為主，包括了常規的雷射加工：主要是材料加工，如雷射標記、雷射焊接、雷射切割和打孔等，結構緊湊、性能良好、工作可靠的大功率半導體泵浦固體雷射打標機產品系列已經在國內得到了規模套用，在國外，千瓦級的半導體泵浦固體雷射器已有產品，德國、美國汽車焊接就已經用到了千瓦級半導體泵浦固體雷射焊劑機，在原理和技術方案上半導體泵浦固體雷射器定標到萬瓦都是可行的，主要受限於成本和市場需求的限制。二倍頻半導體泵浦固體雷射器在微電子行業、三倍頻半導體泵浦固體雷射器在雷射快速成型領域都得到了廣泛套用。
除材料加工外，大功率半導體泵浦固體雷射器還可以用於同位素分離（二倍頻、綠光）、雷射核聚變、科學研究、醫療、檢測、分析、通訊、投影顯示以及軍事國防等領域，具有極其重要的套用價值。
類別
半導體泵浦固體雷射器的種類很多，可以是連續的、脈衝的、調Q的，以及加倍頻混頻等非線性轉換的。工作物質的形狀有圓柱和板條狀的。而泵浦的耦合方式可分為端面泵浦和側面泵浦，其中端面泵浦又可分為直接端面泵浦和光纖耦合端面泵浦兩種結構。
1、端面泵浦固體雷射器
端面泵浦方式最大的優點就是容易獲得好的光束質量，可以實現高亮度的固體雷射器。端面泵浦的效率較高。這是因為,在泵浦雷射模式不太差的情況下，泵浦光都能由會聚光學系統耦合到工作物質中，耦合損失較少；另一方面，泵浦光也有一定的模式，而產生的振盪光的模式與泵浦光模式有密切關係，匹配的效果好，因此，工作物質對泵浦光的利用率也相對高一些。
正是由於端面泵浦方式效率高、模式匹配好、波長匹配的優點在國際上發展極為迅速，已成為雷射學科的重點發展方向之一。它在雷射打標、雷射微加工、雷射印刷、雷射顯示技術、雷射醫學和科研等領域都有廣泛的用途，具有很大的市場潛力。
2、側面泵浦固體雷射器
側面泵浦（Side Pump）固態雷射器雷射頭是由三個二極體泵浦模組圍成一圈組成泵浦源，每個泵浦模組又由3個帶微透鏡的二極體線陣組成。每個線陣的輸出功率平均為20W輸出波長為808nm。該裝置採用玻璃管巧妙地設計了泵浦腔和製冷通道。玻璃管的表面大部分鍍有808nm的高反膜，剩餘的部分呈120°鍍有三條808nm增透膜，這樣便形成了一個泵浦腔。半導體泵浦源發出的光經過三對光束整形透鏡會聚到這三條鍍增透膜的狹長區域內，然後透過玻璃管的管壁，被晶體吸收。由於玻璃管大部分區域鍍有高反膜，使得泵浦光進入泵浦腔以後，便在其中來回的反射，直至被晶體充分地吸收，而且在晶體的橫截面上形成了均勻的增益分布。
同時玻璃管還能用於製冷，高速通過的冷卻水將產生的熱量迅速帶走。晶體採用的是一根複合結構的Nd:YAG棒，有效尺寸為j3*63mm，摻雜濃度為1.5at.%.當泵浦光功率為180W時，得到了72W的雷射輸出。光光轉換效率高達40%。
優勢
1、低功耗：傳統的燈泵浦雷射器的轉換效率大約只有3%左右，泵浦燈的發出的能量大部分轉換成了熱能，造成了極大的能源浪費。而半導體泵浦固體雷射器所用的二極體發出固定的，被雷射晶體吸收的808nm波長的雷射，光光轉換效率可高達40%以上，大大減少了運行成本。
2、性能可靠、壽命長：雷射二極體的壽命大大長於閃光燈，達15000小時以上，閃光燈的壽命只有300—1000小時。雷射半導體的泵浦能量穩定性好，比閃光燈泵浦優一個能量級，性能可靠，可製成全固化器件。運行壽命長，成為至今為止無需維護的雷射器，尤其適用於大規模生產線。
3、輸出光束質量好：由於半導體泵浦雷射的高轉換效率，減少了雷射工作物質的熱透鏡效應，大大改善了雷射器的輸出光束質量，雷射光束質量已接近理論極限。
特性
1、採用半導體泵浦源和德國高速標記振鏡頭，光電轉化效率高、光束質量好。
2、採用全數位化雷射標記和獨特的雷射選模及深雕技術，確保了設備具有極高的穩定性、精確性和友好的操作性。並可選配自動測焦和調焦系統，滿足多樣化打標需求。
3、周到的防護設計：缺水保護，雷射諧振腔光路和雷射腔腔體雙重密封，防潮裝置，防長出光裝置。
4、多樣的外圍裝置設計：自動上、下料系統，旋轉標記轉台，排風除塵系統，雷射防護罩及燈光警示裝置。
5、光路預覽功能，焦點指示功能：在雷射的光軸上疊加了可見紅光，用於指示雷射束的位置，實現對打標範圍的預覽。增加了指示對焦紅光，直觀方便的實現了對焦功能。
波長
典型波長：635 nm，650 nm，660 nm，670 nm，690 nm，780 nm，830 nm，860 nm，915 nm，940 nm及1064 nm，1310 nm，1480 nm，808 nm,532 nm. 在工業雷射設備中套用最多的波長的半導體雷射器是。1064 nm,532 nm,808 nm等波長段的。
