ພາບລວມຂອງການພັດທະນາເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳພະລັງງານສູງ ພາກໜຶ່ງ

ພາບລວມຂອງພະລັງງານສູງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳພາກທີໜຶ່ງຂອງການພັດທະນາ

ເມື່ອປະສິດທິພາບ ແລະ ພະລັງງານສືບຕໍ່ປັບປຸງດີຂຶ້ນ, ໄດໂອດເລເຊີ (ຕົວຂັບເລເຊີໄດໂອດ) ຈະສືບຕໍ່ທົດແທນເຕັກໂນໂລຢີແບບດັ້ງເດີມ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປ່ຽນແປງວິທີການຜະລິດສິ່ງຕ່າງໆ ແລະ ເຮັດໃຫ້ສາມາດພັດທະນາສິ່ງໃໝ່ໆໄດ້. ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການປັບປຸງທີ່ສຳຄັນໃນເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳພະລັງງານສູງຍັງມີຈຳກັດ. ການປ່ຽນເອເລັກຕຣອນໄປເປັນເລເຊີຜ່ານເຄິ່ງຕົວນຳໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນເປັນຄັ້ງທຳອິດໃນປີ 1962, ແລະ ຄວາມກ້າວໜ້າທີ່ສົມບູນແບບຫຼາຍຢ່າງໄດ້ຕິດຕາມມາ ເຊິ່ງໄດ້ຊຸກຍູ້ຄວາມກ້າວໜ້າອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນການປ່ຽນເອເລັກຕຣອນໄປເປັນເລເຊີທີ່ມີຜົນຜະລິດສູງ. ຄວາມກ້າວໜ້າເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ສະໜັບສະໜູນການນຳໃຊ້ທີ່ສຳຄັນຕັ້ງແຕ່ການເກັບຮັກສາແສງຈົນເຖິງເຄືອຂ່າຍແສງຈົນເຖິງຂົງເຂດອຸດສາຫະກຳທີ່ຫຼາກຫຼາຍ.

ການທົບທວນຄືນຄວາມກ້າວໜ້າເຫຼົ່ານີ້ ແລະ ຄວາມຄືບໜ້າສະສົມຂອງພວກມັນໄດ້ເນັ້ນໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງສຳລັບຜົນກະທົບທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ກວ່າ ແລະ ແຜ່ຂະຫຍາຍຫຼາຍຂຶ້ນໃນຫຼາຍຂົງເຂດຂອງເສດຖະກິດ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ດ້ວຍການປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳພະລັງງານສູງ, ຂົງເຂດການນຳໃຊ້ຂອງມັນຈະຊ່ວຍເລັ່ງການຂະຫຍາຍຕົວ, ແລະ ຈະມີຜົນກະທົບຢ່າງເລິກເຊິ່ງຕໍ່ການເຕີບໂຕທາງເສດຖະກິດ.

ຮູບທີ 1: ການປຽບທຽບຄວາມສະຫວ່າງ ແລະ ກົດເກນຂອງ Moore ຂອງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳພະລັງງານສູງ

ເລເຊີແບບແຂງທີ່ສູບດ້ວຍໄດໂອດ ແລະເລເຊີເສັ້ນໄຍ

ຄວາມກ້າວໜ້າຂອງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳພະລັງງານສູງຍັງໄດ້ນຳໄປສູ່ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີເລເຊີແບບຕໍ່ເນື່ອງ, ບ່ອນທີ່ເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳມັກຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອກະຕຸ້ນ (ສູບ) ຜລຶກທີ່ມີສານເສີມ (ເລເຊີແຂງທີ່ສູບດ້ວຍໄດໂອດ) ຫຼື ເສັ້ນໃຍທີ່ມີສານເສີມ (ເລເຊີເສັ້ນໃຍ).

ເຖິງແມ່ນວ່າເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳຈະໃຫ້ພະລັງງານເລເຊີທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ມີຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ລາຄາຖືກ, ແຕ່ພວກມັນຍັງມີຂໍ້ຈຳກັດຫຼັກສອງຢ່າງຄື: ພວກມັນບໍ່ໄດ້ເກັບຮັກສາພະລັງງານ ແລະ ຄວາມສະຫວ່າງຂອງພວກມັນມີຈຳກັດ. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ການນຳໃຊ້ຫຼາຍຢ່າງຕ້ອງການເລເຊີທີ່ເປັນປະໂຫຍດສອງອັນ; ອັນໜຶ່ງໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນໄຟຟ້າເປັນການປ່ອຍແສງເລເຊີ, ແລະ ອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນໃຊ້ເພື່ອເສີມຄວາມສະຫວ່າງຂອງການປ່ອຍແສງນັ້ນ.

ເລເຊີແບບແຂງທີ່ສູບດ້ວຍໄດໂອດ.
ໃນທ້າຍຊຸມປີ 1980, ການໃຊ້ເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳເພື່ອສູບເລເຊີສະຖານະແຂງໄດ້ເລີ່ມໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈທາງການຄ້າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເລເຊີສະຖານະແຂງທີ່ສູບດ້ວຍໄດໂອດ (DPSSL) ຫຼຸດຜ່ອນຂະໜາດ ແລະ ຄວາມຊັບຊ້ອນຂອງລະບົບການຈັດການຄວາມຮ້ອນ (ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນວົງຈອນ) ແລະ ໂມດູນເພີ່ມກຳລັງລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງໃນອະດີດໄດ້ໃຊ້ໂຄມໄຟອາກເພື່ອສູບໄປເຊຍກັນເລເຊີສະຖານະແຂງ.

ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳຖືກເລືອກໂດຍອີງໃສ່ການຊ້ອນກັນຂອງລັກສະນະການດູດຊຶມສະເປກຕຣຳກັບຕົວກາງທີ່ໄດ້ຮັບຂອງເລເຊີສະຖານະແຂງ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນພາລະຄວາມຮ້ອນໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບສະເປກຕຣຳການປ່ອຍຄື້ນກວ້າງຂອງໂຄມໄຟອາກ. ໂດຍພິຈາລະນາເຖິງຄວາມນິຍົມຂອງເລເຊີທີ່ມີສ່ວນປະສົມຂອງນີໂອດີມຽມທີ່ປ່ອຍຄື້ນຄວາມຍາວຄື້ນ 1064nm, ເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳ 808nm ໄດ້ກາຍເປັນຜະລິດຕະພັນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງສຸດໃນການຜະລິດເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳມາເປັນເວລາຫຼາຍກວ່າ 20 ປີ.

ປະສິດທິພາບການສູບນ້ຳໄດໂອດທີ່ດີຂຶ້ນຂອງລຸ້ນທີສອງແມ່ນເປັນໄປໄດ້ຍ້ອນຄວາມສະຫວ່າງທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳຫຼາຍໂໝດ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຮັກສາຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນການປ່ອຍແສງແຄບໂດຍໃຊ້ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ Bragg (VBGS) ໃນກາງຊຸມປີ 2000. ລັກສະນະການດູດຊຶມສະເປກຕຣຳທີ່ອ່ອນແອ ແລະ ແຄບປະມານ 880 nm ໄດ້ກະຕຸ້ນຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນໄດໂອດປ້ຳຄວາມສະຫວ່າງສູງທີ່ໝັ້ນຄົງທາງສະເປກຕຣຳ. ເລເຊີປະສິດທິພາບສູງເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ສາມາດສູບນ້ຳນີໂອດີມຽມໂດຍກົງທີ່ລະດັບເລເຊີເທິງຂອງ 4F3/2, ຫຼຸດຜ່ອນການຂາດດຸນຄວອນຕຳ ແລະ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປັບປຸງການສະກັດຮູບແບບພື້ນຖານດ້ວຍພະລັງງານສະເລ່ຍທີ່ສູງກວ່າ, ເຊິ່ງຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນຈະຖືກຈຳກັດໂດຍເລນຄວາມຮ້ອນ.

ໃນຕົ້ນທົດສະວັດທີສອງຂອງສະຕະວັດນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ເຫັນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະລັງງານຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນເລເຊີ 1064nm ໂໝດທາງຂວາງດ່ຽວ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເລເຊີປ່ຽນຄວາມຖີ່ຂອງພວກມັນທີ່ເຮັດວຽກໃນຄື້ນທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ ແລະ ລັງສີ ultraviolet. ເນື່ອງຈາກອາຍຸການໃຊ້ງານພະລັງງານດ້ານເທິງທີ່ຍາວນານຂອງ Nd: YAG ແລະ Nd: YVO4, ການປະຕິບັດງານ DPSSL Q-switched ເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ພະລັງງານກຳມະຈອນສູງ ແລະ ພະລັງງານສູງສຸດ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເໝາະສົມສຳລັບການປຸງແຕ່ງວັດສະດຸ ablative ແລະ ການນຳໃຊ້ micromachining ທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ.