Diferențele dintre laserele cu semiconductor și laserele cu fibră

Principala diferență întreLasere cu semiconductorșiLasere cu fibraeste materialul dielectric folosit pentru a emite lumina laser. Mediul de câștig utilizat în laserele cu semiconductor este materialul semiconductor, de obicei arseniura de galiu, etc. Mediul de câștig utilizat în laserele cu fibră este fibra optică. Cele două lasere funcționează, de asemenea, diferit. Laserele semiconductoare pot realiza în mod direct conversia electro-optică, adică stimulează direct materialele semiconductoare să emită lumină laser prin curent. Cu toate acestea, laserele cu fibră nu pot realiza în mod direct conversia electro-optică. Acestea necesită utilizarea luminii (de obicei de la o diodă laser) pentru a pompa mediul de câștig pentru a realiza conversia optic-în-optic. În ceea ce privește disiparea căldurii, laserele cu fibră prezintă avantaje semnificative. În general, laserele cu fibră necesită doar răcire cu aer, ceea ce le reduce foarte mult costurile de operare și întreținere. Dar fie că este vorba despre fibră optică sau laser cu stare solidă, tehnologia lor de bază provine din dezvoltarea laserului semiconductor. Prin urmare, înțelegerea principiului de funcționare și a performanței laserelor cu semiconductor este de mare importanță pentru înțelegerea dezvoltării întregii tehnologii laser.

Următoarea este o introducere în diferențele dintre laserele cu semiconductor și laserele cu fibră.

1. Materiale dielectrice diferite. Diferența dintre laserele cu fibră și laserele cu semiconductor este că folosesc materiale dielectrice diferite pentru emisia laserelor. Mediul de câștig utilizat de laserele cu fibră este fibra optică, iar mediul de câștig utilizat de laserele semiconductoare este materialele semiconductoare, în general arseniura de galiu, arseniura de indiu, etc.

2. Diferite mecanisme de luminiscență. Mecanismul de luminiscență al laserelor semiconductoare: este tranziția particulelor între banda de conducție și banda de valență pentru a produce fotoni. Deoarece este un semiconductor, se poate folosi excitația electrică, care este o conversie electro-optică directă. Fibra optică nu poate realiza în mod direct conversia electro-optică și trebuie să folosească lumină pentru a pompa mediul de câștig (în general pompat cu o diodă laser). Ceea ce realizează este conversia luminii în optică.

3. Performanța de disipare a căldurii este diferită. Laserele cu fibră au o bună disipare a căldurii și sunt de obicei răcite cu aer. Laserele semiconductoare sunt foarte afectate de temperatură. Când puterea este mare, este necesară răcirea cu apă.

4. Caracteristici principale Principalele caracteristici ale diferitelor lasere cu fibră sunt dimensiunile mici și flexibilitatea dispozitivului. Spectrul de ieșire laser are multe linii, monocromaticitate bună și gamă largă de reglare. Iar performanța sa nu are nimic de-a face cu direcția de polarizare a luminii, iar pierderea de cuplare între dispozitiv și fibra optică este mică. Eficiența conversiei este mare, iar pragul laser este scăzut. Geometria fibrei are un volum și o suprafață foarte reduse, plus laserul și pompa pot fi complet cuplate într-o stare monomod. Laserele semiconductoare sunt ușor de integrat cu alte dispozitive semiconductoare. Caracteristicile sale sunt că poate fi modulată electric direct; este ușor de realizat integrarea optoelectronică cu diverse dispozitive optoelectronice; are dimensiuni mici și greutate redusă; are putere de conducere și curent scăzute; are eficiență ridicată și viață lungă de lucru; este compatibil cu tehnologia de fabricare a semiconductorilor; și poate fi produs în cantități mari.

5. Aplicațiile diferitelor lasere cu fibră sunt utilizate în principal în comunicații cu fibre laser, comunicații la distanță lungă în spațiu cu laser, construcții navale industriale, producție de automobile, gravare cu laser, marcare cu laser, tăiere cu laser, role de imprimare, găurire metal și nemetal, tăiere și sudare (brazare, călire), placare și sudare profundă), apărare și securitate militară, echipamente și echipamente medicale, infrastructură pe scară largă, ca sursă de pompă pentru alte lasere etc. Laserele semiconductoare sunt utilizate pe scară largă în domeniul laser, lidar, comunicații cu laser , arme de simulare cu laser, avertizare cu laser, ghidare și urmărire cu laser, aprindere și detonare, control automat, instrumente de detectare etc.

Cele de mai sus reprezintă diferența dintre laserele cu semiconductor și laserele cu fibră. La fel ca laserele tradiționale cu stare solidă și cu gaz, laserele cu fibră sunt, de asemenea, compuse din trei elemente de bază: sursa pompei, mediu de câștig și cavitate rezonantă. Sursa pompei folosește în general un laser semiconductor de mare putere, iar mediul de câștig este o fibră optică dopată cu pământuri rare sau o fibră optică neliniară obișnuită. Cavitatea rezonantă poate fi compusă din componente de feedback optice, cum ar fi rețele de fibre pentru a forma diferite cavități rezonante liniare, sau cuplele pot fi utilizate pentru a forma diferite rezonatoare în formă de inel. cavitate rezonantă. Lumina pompei este cuplată la fibra de câștig printr-un sistem optic adecvat. După absorbția luminii pompei, fibra de câștig formează inversarea numărului de particule sau câștig neliniar și generează o emisie spontană. Lumina de emisie spontană generată suferă amplificarea excitației și selectarea modului cavității rezonante și în cele din urmă formează o ieșire laser stabilă.

Cea mai mare aplicație a laserelor semiconductoare este ca sursă de pompă pentru laserele cu fibră și laserele cu stare solidă. Atunci când un laser semiconductor este utilizat ca sursă de pompă laser cu fibră, structura sistemului de pompă poate fi simplificată fundamental, iar nivelul de putere a pompei poate fi crescut prin creșterea puterii unității. Deoarece laserele cu fibră și laserele cu stare solidă au cerințe din ce în ce mai mari pentru puterea de ieșire, cerințe mai mari sunt impuse și pentru puterea surselor de pompe semiconductoare.

Datorită limitării calității fasciculului, laserele semiconductoare tradiționale sunt dificil de utilizat direct pentru tăierea metalelor. În ultimii ani, odată cu îmbunătățirea tehnologiei de cuplare a semiconductoarelor și maturizarea treptată a noii tehnologii de combinare a fasciculului, unele lasere cu semiconductori cu ieșire de fibră cu un kilowatt sau un nivel mai mare pot îndeplini și cerințele de calitate a fasciculului pentru tăiere. În plus, datorită diversității lungimilor de undă a laserului semiconductor, lungimea de undă a laserelor semiconductoare cu lungime de undă scurtă este foarte apropiată de absorbția maximă a lungimii de undă a aluminiului. Prin urmare, în industria auto, laserele cu semiconductori de mare putere sunt foarte potrivite pentru sudarea caroseriei din aluminiu. În prezent, laserele cu semiconductori cu puteri de ieșire ale laserului între 2KW și 6KW au fost utilizate pe scară largă în procesul de producție al industriei auto.

În domeniul prelucrării directe a materialelor, calitatea fasciculului laserelor cu semiconductor este greu de depășit pe cea a laserelor cu fibră. Cu toate acestea, laserele cu semiconductor sunt foarte potrivite pentru aplicațiile de sudare și tăiere cu plăci subțiri. Dezvoltarea laserelor semiconductoare de mare putere a făcut posibile multe aplicații importante. Aceste lasere au înlocuit multe tehnologii tradiționale și ne-au adus multe produse noi.

În general, datorită dezvoltării continue a tehnologiei, domeniile de aplicare ale laserelor semiconductoare sunt în continuă schimbare, iar aceste schimbări încă se produc. În general, laserele cu semiconductor se dezvoltă spre lungimi de undă de emisie mai scurte și puteri de emisie mai mari pentru a se adapta nevoilor actuale ale pieței.

Informații de contact:

Dacă aveți idei, nu ezitați să discutați cu noi. Indiferent unde sunt clienții noștri și care sunt cerințele noastre, ne vom urmări obiectivul de a oferi clienților noștri calitate înaltă, prețuri mici și cele mai bune servicii.