ダイオードポンプCW：柔軟で効率的な光源オプション！

ND：YAG（ネオジム：Yttriumアルミニウムガーネット）などのNDドープされた結晶とメガネは、レーザーゲイン材料として長い間使用されてきました。光学的にポンプで汲み上げられると、1 µmに近い出力波長を生成できますが、ネオジムの励起状態の寿命は連続波とパルス（Qスイッチの）動作の両方をサポートします。

従来のレーザーでは、強烈なフラッシュランプとアークランプの出力が円筒形のレーザークリスタルロッドに焦点を合わせてゲインモジュールを形成します。次に、このモジュールはレーザーキャビティの内側に配置されます。レーザーキャビティは、通常数インチの長さで、高リフレクターと部分リフレクターまたは出力カプラーに囲まれています。

ただし、このアプローチはいくつかの課題に直面しています。第一に、ポンプの光は効率的ではありません。これは、主に電気エネルギーをポンプの光に変換することにおける非効率性によるものであり、多くの役に立たない熱を生成します。さらに重要なことは、これらのランプは可視範囲と赤外線範囲でブロードバンド放射を放出し、ほとんどの光がレーザーゲイン結晶によって完全に吸収されないことをもたらし、ポンプモジュールの熱生成を悪化させます。この熱は、レーザーヘッドの水冷システムによって放散する必要があり、マルチキロワット電源が必要です。

多くの産業用アプリケーションでは、継続的なアークランプの寿命は限られており、200〜600時間ごとに交換する必要があります。交換中、キャビティオプティクスは、優れたレーザー出力パターンを維持するために微調整する必要があることがよくあります。この頻繁な定期的なメンテナンスは、コストを増加させるだけでなく、レーザーシステムの安定性にも影響を与える可能性があります。さらに、光学アライメントは時間の経過とともに漂う可能性があり、ランプ自体の交換を考慮しなくても、定期的な再調整を必要とします。

対照的に、ダイオードポンプCWこれらの制限と欠点を大幅に排除します。ネオジムドープレーザー結晶は、808および880 nmの波長で高い吸収を持ち、これはINGAAS半導体レーザーダイオードの発光波長と一致します。レーザーダイオードは、電気エネルギーをレーザー光に効率的に変換できます。レーザー光は、ネオジムドープされた結晶によって効果的に吸収され、従来のランプポンプレーザーのそれより数倍高い壁プラグ効率を実現します。

高い電気効率に加えて、ダイオードポンプCWまた、他の重要な利点ももたらします。出力電力が低いため、これらのレーザーは比較的少ない熱を生成し、冷却要件を削減します。さらに、一部のレーザー工作機械では、単相（110/220V）ラインまたは低電圧ユーティリティと互換性のある低電圧電源を搭載しています。

さらに、半導体ダイオードのコンパクトなサイズにより、レーザーヘッドの全体的なサイズを大幅に減らすことができます。 OEMと産業ユーザーの場合、ダイオードの長寿命により、メンテナンスのダウンタイムがさらに短縮されます。実際、ダイオードポンプ固体レーザーのダイオード信頼性が継続的に改善されたため、これらのレーザーは長年のトラブルのない動作を達成しています。

レーザー結晶の導入に関しては、エンドポンピングやサイドポンピングなど、ダイオードポンプCWにいくつかの基本的なアプローチがあります。エンドポンプレーザーは、電力範囲内の高性能出力ビームの高性能と安定性を数十ワットに提供しますが、サイドポンプレーザーは、ビームの品質が妥協していますが、最大数キロワットの生の電力を提供することに焦点を当てています。

の導入以来ダイオードポンプCW、さまざまな程度の商業的成功で多数のレーザークリスタル幾何学が研究されています。その中でも、円筒形の棒、プレート、薄いディスク結晶が最も重要です。電源とモードの要件に応じて、プレートとロッドレーザーの結晶はエンドポンプまたはサイドポンプのいずれかとして設計できますが、ディスククリスタルはエンドポンプのみを行うことができます。一般的に、ロッド結晶は低/中電力と高モードの品質のアプリケーションを支配しますが、プレートとディスクの結晶は高出力レーザーでよく使用されます。