Przegląd dużej mocylaser półprzewodnikowyczęść druga rozwoju
Laser światłowodowy.
Lasery światłowodowe stanowią opłacalny sposób konwersji jasności laserów półprzewodnikowych dużej mocy. Chociaż układy optyczne z multipleksowaniem długości fali mogą konwertować lasery półprzewodnikowe o stosunkowo niskiej jasności na jaśniejsze, wiąże się to z większą szerokością widmową i złożonością fotomechaniczną. Lasery światłowodowe okazały się szczególnie skuteczne w konwersji jasności.
Wprowadzone w latach 90. XX wieku światłowody z podwójnym płaszczem, wykorzystujące rdzeń jednomodowy otoczony płaszczem wielomodowym, mogą skutecznie wprowadzać do światłowodu wielomodowe lasery pompujące o większej mocy i niższych kosztach, tworząc bardziej ekonomiczny sposób konwersji laserów półprzewodnikowych dużej mocy na jaśniejsze źródła światła. W przypadku światłowodów domieszkowanych iterbem (Yb), pompa wzbudza szerokie pasmo absorpcyjne o centrum przy 915 nm lub węższe pasmo absorpcyjne w okolicach 976 nm. W miarę jak długość fali pompującej zbliża się do długości fali lasera światłowodowego, tzw. deficyt kwantowy ulega zmniejszeniu, maksymalizując wydajność i minimalizując ilość ciepła odpadowego, które należy rozproszyć.
Lasery światłowodowei lasery półprzewodnikowe pompowane diodami opierają się na zwiększeniu jasnościlaser diodowyOgólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem jasności laserów diodowych, wzrasta również moc pompowanych przez nie laserów. Poprawa jasności laserów półprzewodnikowych sprzyja wydajniejszej konwersji jasności.
Zgodnie z naszymi przewidywaniami jasność przestrzenna i widmowa będzie niezbędna w przypadku przyszłych systemów, które umożliwią pompowanie przy niskim deficycie kwantowym w przypadku wąskich cech absorpcji w laserach ciała stałego, a także schematy gęstego ponownego wykorzystania długości fali w zastosowaniach bezpośrednich laserów półprzewodnikowych.
Rysunek 2: Zwiększona jasność diod dużej mocylasery półprzewodnikoweumożliwia rozbudowę aplikacji
Rynek i zastosowanie
Postęp w dziedzinie laserów półprzewodnikowych dużej mocy umożliwił wiele ważnych zastosowań. Ponieważ koszt w przeliczeniu na wat jasności laserów półprzewodnikowych dużej mocy spadł wykładniczo, lasery te zastępują zarówno stare technologie, jak i umożliwiają wprowadzenie nowych kategorii produktów.
Wraz z ponad dziesięciokrotną poprawą kosztów i wydajności z każdą dekadą, lasery półprzewodnikowe dużej mocy zrewolucjonizowały rynek w nieoczekiwany sposób. Choć trudno precyzyjnie przewidzieć przyszłe zastosowania, warto spojrzeć wstecz na ostatnie trzy dekady i wyobrazić sobie możliwości kolejnej dekady (patrz rysunek 2).
Kiedy Hall zademonstrował lasery półprzewodnikowe ponad 50 lat temu, zapoczątkował rewolucję technologiczną. Podobnie jak w przypadku prawa Moore'a, nikt nie mógł przewidzieć wspaniałych osiągnięć laserów półprzewodnikowych dużej mocy, które pociągnęły za sobą szereg różnorodnych innowacji.
Przyszłość laserów półprzewodnikowych
Nie istnieją fundamentalne prawa fizyki, które rządziłyby tymi ulepszeniami, ale ciągły postęp technologiczny prawdopodobnie utrzyma ten wykładniczy rozwój w całej okazałości. Lasery półprzewodnikowe będą nadal zastępować tradycyjne technologie i jeszcze bardziej zmieniać sposób wytwarzania. Co ważniejsze dla wzrostu gospodarczego, lasery półprzewodnikowe dużej mocy zmienią również to, co można wytworzyć.
Czas publikacji: 07-11-2023