Различия между полупроводниковыми и волоконными лазерами

Основное различие междуПолупроводниковые лазерыиВолоконные лазерыдиэлектрический материал, используемый для излучения лазерного света. Усиливающей средой, используемой в полупроводниковых лазерах, является полупроводниковый материал, обычно арсенид галлия и т. д. Усиливающей средой, используемой в волоконных лазерах, является оптическое волокно. Два лазера также работают по-разному. Полупроводниковые лазеры могут напрямую обеспечивать электрооптическое преобразование, то есть напрямую стимулировать полупроводниковые материалы излучать лазерный свет посредством тока. Однако волоконные лазеры не могут напрямую обеспечить электрооптическое преобразование. Они требуют использования света (обычно от лазерного диода) для накачки усиливающей среды и достижения оптического преобразования в оптический. С точки зрения рассеивания тепла волоконные лазеры демонстрируют значительные преимущества. Вообще говоря, волоконным лазерам требуется только воздушное охлаждение, что значительно снижает затраты на их эксплуатацию и обслуживание. Но будь то оптоволокно или твердотельный лазер, их основная технология основана на разработке полупроводникового лазера. Поэтому понимание принципа работы и характеристик полупроводниковых лазеров имеет большое значение для понимания развития всей лазерной технологии.

Ниже приводится введение в различия между полупроводниковыми и волоконными лазерами.

1. Различные диэлектрические материалы. Разница между волоконными лазерами и полупроводниковыми лазерами заключается в том, что в них используются разные диэлектрические материалы для излучения лазеров. Усиливающей средой, используемой в волоконных лазерах, является оптическое волокно, а усиливающей средой, используемой в полупроводниковых лазерах, являются полупроводниковые материалы, обычно арсенид галлия, арсенид индия-галлия и т. Д.

2. Различные механизмы люминесценции. Механизм люминесценции полупроводниковых лазеров: это переход частиц между зоной проводимости и валентной зоной с образованием фотонов. Поскольку это полупроводник, можно использовать электрическое возбуждение, которое представляет собой прямое электрооптическое преобразование. Оптическое волокно не может напрямую осуществлять электрооптическое преобразование и требует использования света для накачки усиливающей среды (обычно накачиваемой лазерным диодом). Он осуществляет преобразование света в оптику.

3. Характеристики рассеивания тепла различны. Волоконные лазеры имеют хорошее рассеивание тепла и обычно имеют воздушное охлаждение. Полупроводниковые лазеры сильно зависят от температуры. При высокой мощности требуется водяное охлаждение.

4. Основные характеристики Основными характеристиками различных волоконных лазеров являются небольшие размеры и гибкость устройства. Спектр выходного сигнала лазера имеет много линий, хорошую монохроматичность и широкий диапазон настройки. И его производительность не имеет ничего общего с направлением поляризации света, а потери связи между устройством и оптическим волокном невелики. Эффективность преобразования высока, а порог лазера низок. Геометрия волокна имеет очень малый объем и площадь поверхности, плюс лазер и накачка могут быть полностью связаны в одномодовом состоянии. Полупроводниковые лазеры легко интегрируются с другими полупроводниковыми устройствами. Его характеристики заключаются в том, что его можно напрямую электрически модулировать; легко реализовать оптико-электронную интеграцию с различными оптоэлектронными устройствами; он небольшой по размеру и легкий по весу; у него низкая движущая сила и ток; он имеет высокую эффективность и длительный срок службы; он совместим с технологией производства полупроводников; и его можно производить в больших количествах.

5. Различные волоконные лазеры в основном используются в лазерной волоконной связи, лазерной космической связи на большие расстояния, промышленном судостроении, автомобилестроении, лазерной гравировке, лазерной маркировке, лазерной резке, печатных роликах, сверлении металлов и неметаллов, резке и сварке. (пайка, закалка), наплавка и глубокая сварка), военная оборона и безопасность, медицинское оборудование и оборудование, крупномасштабная инфраструктура, в качестве источника накачки для других лазеров и т. д. Полупроводниковые лазеры широко используются в лазерной локации, лидарах, лазерной связи. , лазерное моделирование оружия, лазерное предупреждение, лазерное наведение и сопровождение, зажигание и детонация, автоматическое управление, приборы обнаружения и т.д.

Вышеупомянутая разница между полупроводниковыми лазерами и волоконными лазерами. Как и традиционные твердотельные и газовые лазеры, волоконные лазеры также состоят из трех основных элементов: источника накачки, усиливающей среды и резонансного резонатора. В качестве источника накачки обычно используется мощный полупроводниковый лазер, а усиливающей средой является оптическое волокно, легированное редкоземельными элементами, или обычное нелинейное оптическое волокно. Резонансная полость может состоять из компонентов оптической обратной связи, таких как волоконные решетки, для формирования различных линейных резонансных полостей, или могут использоваться соединители для формирования различных кольцевых резонаторов. резонансная полость. Свет накачки подается в усиливающее волокно через соответствующую оптическую систему. После поглощения света накачки усиливающее волокно формирует инверсию числа частиц или нелинейное усиление и генерирует спонтанное излучение. Генерируемый свет спонтанного излучения подвергается усилению возбуждения и выбору моды резонансной полости и, наконец, формирует стабильный лазерный выходной сигнал.

Наибольшее применение полупроводниковых лазеров — в качестве источника накачки волоконных и твердотельных лазеров. При использовании в качестве источника накачки волоконного лазера полупроводникового лазера можно принципиально упростить структуру системы накачки и повысить уровень мощности накачки за счет увеличения мощности установки. Поскольку волоконные и твердотельные лазеры предъявляют все более высокие требования к выходной мощности, более высокие требования предъявляются и к мощности полупроводниковых источников накачки.

Из-за ограничения качества луча традиционные полупроводниковые лазеры трудно использовать непосредственно для резки металлов. В последние годы, благодаря совершенствованию технологии полупроводниковой связи и постепенному развитию новой технологии объединения лучей, некоторые волоконные полупроводниковые лазеры мощностью в киловатт или выше также могут соответствовать требованиям к качеству луча для резки. Кроме того, из-за разнообразия длин волн полупроводниковых лазеров длина волны коротковолновых полупроводниковых лазеров очень близка к длине волны максимума поглощения алюминия. Поэтому в автомобильной промышленности мощные полупроводниковые лазеры очень подходят для сварки алюминиевых автомобильных кузовов. В настоящее время полупроводниковые лазеры с выходной мощностью от 2 до 6 кВт широко используются в производственном процессе автомобильной промышленности.

В области прямой обработки материалов качество луча полупроводниковых лазеров трудно превзойти качество волоконных лазеров. Однако полупроводниковые лазеры очень подходят для сварки и резки тонких листов. Развитие мощных полупроводниковых лазеров сделало возможным множество важных приложений. Эти лазеры заменили многие традиционные технологии и принесли нам множество новых продуктов.

Вообще говоря, из-за постоянного развития технологий области применения полупроводниковых лазеров постоянно меняются, и эти изменения происходят до сих пор. Вообще говоря, полупроводниковые лазеры развиваются в направлении более коротких волн излучения и более высокой мощности излучения, чтобы адаптироваться к текущим потребностям рынка.

Контактная информация:

Если у вас есть какие-либо идеи, не стесняйтесь говорить с нами. Независимо от того, где находятся наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следовать нашей цели, чтобы предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис.