ہائی پاور سیمی کنڈکٹر لیزر ڈویلپمنٹ کا جائزہ حصہ ایک

اعلی طاقت کا جائزہسیمی کنڈکٹر لیزرترقی حصہ ایک

جیسا کہ کارکردگی اور طاقت میں بہتری آتی جارہی ہے، لیزر ڈائیوڈس(لیزر ڈایڈس ڈرائیور) روایتی ٹکنالوجیوں کو بدلنا جاری رکھے گا، اس طرح چیزوں کو بنانے کے طریقے کو تبدیل کرے گا اور نئی چیزوں کی ترقی کو قابل بنائے گا۔ ہائی پاور سیمی کنڈکٹر لیزرز میں نمایاں بہتری کی سمجھ بھی محدود ہے۔ سیمی کنڈکٹرز کے ذریعے الیکٹرانوں کی لیزرز میں تبدیلی پہلی بار 1962 میں ظاہر کی گئی تھی، اور اس کے بعد متعدد تکمیلی پیشرفت ہوئی ہے جس نے الیکٹرانوں کو اعلی پیداواری لیزرز میں تبدیل کرنے میں بہت بڑی پیش رفت کی ہے۔ ان ترقیوں نے آپٹیکل اسٹوریج سے لے کر آپٹیکل نیٹ ورکنگ تک صنعتی شعبوں کی ایک وسیع رینج تک اہم ایپلی کیشنز کی حمایت کی ہے۔

ان پیش رفتوں اور ان کی مجموعی پیش رفت کا جائزہ معیشت کے بہت سے شعبوں میں اس سے بھی زیادہ اور زیادہ وسیع اثرات کے امکانات کو اجاگر کرتا ہے۔ درحقیقت، ہائی پاور سیمی کنڈکٹر لیزرز کی مسلسل بہتری کے ساتھ، اس کے اطلاق کے میدان میں توسیع کو تیز کیا جائے گا، اور اقتصادی ترقی پر گہرا اثر پڑے گا۔

شکل 1: روشنی کا موازنہ اور ہائی پاور سیمی کنڈکٹر لیزرز کے مور کے قانون

ڈایڈڈ پمپڈ سالڈ سٹیٹ لیزرز اورفائبر لیزرز

ہائی پاور سیمی کنڈکٹر لیزرز میں پیشرفت نے ڈاؤن اسٹریم لیزر ٹکنالوجی کی ترقی کا باعث بھی بنایا ہے، جہاں سیمی کنڈکٹر لیزرز کو عام طور پر اکسائٹ (پمپ) ڈوپڈ کرسٹل (ڈایڈڈ پمپڈ سالڈ سٹیٹ لیزرز) یا ڈوپڈ فائبرز (فائبر لیزرز) کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

اگرچہ سیمی کنڈکٹر لیزر موثر، چھوٹی اور کم لاگت لیزر توانائی فراہم کرتے ہیں، ان کی دو اہم حدود بھی ہیں: وہ توانائی کو ذخیرہ نہیں کرتے اور ان کی چمک محدود ہے۔ بنیادی طور پر، بہت سے ایپلی کیشنز کے لیے دو مفید لیزرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک کا استعمال بجلی کو لیزر کے اخراج میں تبدیل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور دوسرا اس اخراج کی چمک کو بڑھانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

ڈایڈڈ پمپ والے سالڈ اسٹیٹ لیزرز۔
1980 کی دہائی کے آخر میں، سالڈ سٹیٹ لیزرز کو پمپ کرنے کے لیے سیمی کنڈکٹر لیزرز کے استعمال نے اہم تجارتی دلچسپی حاصل کرنا شروع کی۔ ڈائیوڈ پمپڈ سالڈ اسٹیٹ لیزرز (DPSSL) تھرمل مینجمنٹ سسٹمز (بنیادی طور پر سائیکل کولر) کے سائز اور پیچیدگی کو ڈرامائی طور پر کم کرتے ہیں اور ماڈیول حاصل کرتے ہیں، جو تاریخی طور پر سالڈ اسٹیٹ لیزر کرسٹل کو پمپ کرنے کے لیے آرک لیمپ کا استعمال کرتے ہیں۔

سیمی کنڈکٹر لیزر کی طول موج کا انتخاب سالڈ سٹیٹ لیزر کے گین میڈیم کے ساتھ سپیکٹرل جذب خصوصیات کے اوورلیپ کی بنیاد پر کیا جاتا ہے، جو آرک لیمپ کے وائیڈ بینڈ ایمیشن اسپیکٹرم کے مقابلے تھرمل بوجھ کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے۔ 1064nm طول موج خارج کرنے والے neodymium-doped lasers کی مقبولیت پر غور کرتے ہوئے، 808nm سیمی کنڈکٹر لیزر 20 سال سے زیادہ عرصے سے سیمی کنڈکٹر لیزر کی پیداوار میں سب سے زیادہ کارآمد مصنوعات بن گیا ہے۔

دوسری نسل کی بہتر ڈائیوڈ پمپنگ کی کارکردگی ملٹی موڈ سیمی کنڈکٹر لیزرز کی بڑھتی ہوئی چمک اور 2000 کی دہائی کے وسط میں بلک بریگ گریٹنگز (VBGS) کا استعمال کرتے ہوئے تنگ اخراج لائن وڈتھ کو مستحکم کرنے کی صلاحیت سے ممکن ہوئی۔ تقریباً 880nm کی کمزور اور تنگ اسپیکٹرل جذب خصوصیات نے سپیکٹرل طور پر مستحکم ہائی برائٹنس پمپ ڈائیوڈس میں بہت دلچسپی پیدا کی ہے۔ یہ اعلی کارکردگی والے لیزرز نیوڈیمیم کو براہ راست 4F3/2 کے اوپری لیزر کی سطح پر پمپ کرنا ممکن بناتے ہیں، کوانٹم خسارے کو کم کرتے ہیں اور اس طرح اعلی اوسط پاور پر بنیادی موڈ نکالنے کو بہتر بناتے ہیں، جو کہ دوسری صورت میں تھرمل لینز کے ذریعے محدود ہو جائے گا۔

اس صدی کی دوسری دہائی کے اوائل تک، ہم سنگل ٹرانسورس موڈ 1064nm لیزرز کے ساتھ ساتھ مرئی اور الٹرا وائلٹ طول موج میں کام کرنے والے ان کی فریکوئنسی کنورژن لیزرز میں طاقت میں نمایاں اضافہ دیکھ رہے تھے۔ Nd: YAG اور Nd: YVO4 کی طویل اوپری توانائی کی زندگی کو دیکھتے ہوئے، یہ DPSSL Q-switched آپریشنز ہائی پلس انرجی اور چوٹی کی طاقت فراہم کرتے ہیں، جو انہیں ابلیٹیو میٹریل پروسیسنگ اور اعلی درستگی والی مائیکرو مشیننگ ایپلی کیشنز کے لیے مثالی بناتے ہیں۔