Przegląd dużej mocylaser półprzewodnikowyczęść druga rozwoju
Laser światłowodowy.
Lasery światłowodowe zapewniają opłacalny sposób konwersji jasności laserów półprzewodnikowych dużej mocy. Chociaż optyka multipleksująca długość fali może konwertować lasery półprzewodnikowe o stosunkowo niskiej jasności na jaśniejsze, odbywa się to kosztem zwiększonej szerokości widmowej i złożoności fotomechanicznej. Lasery światłowodowe okazały się szczególnie skuteczne w konwersji jasności.
Wprowadzone w latach 90. włókna dwuwarstwowe, wykorzystujące rdzeń jednomodowy otoczony wielomodowym płaszczem, mogą skutecznie wprowadzać do włókna lasery pompujące półprzewodnikowe o większej mocy i niższych kosztach, tworząc bardziej ekonomiczny sposób przekształcania laserów półprzewodnikowych dużej mocy w jaśniejsze źródła światła. W przypadku włókien domieszkowanych iterbem (Yb) pompa wzbudza szerokie pasmo absorpcji skupione przy 915 nm lub węższe pasmo absorpcji w pobliżu 976 nm. W miarę jak długość fali pompowania zbliża się do długości fali laserowej lasera światłowodowego, tak zwany 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 diodowy. Ogólnie rzecz biorąc, w miarę jak jasność laserów diodowych ulega poprawie, moc pompowanych przez nie laserów również wzrasta. Poprawa jasności laserów półprzewodnikowych ma tendencję do promowania bardziej wydajnej konwersji jasności.
Zgodnie z naszymi przewidywaniami, jasność przestrzenna i widmowa będzie niezbędna w przypadku przyszłych systemów, które umożliwią pompowanie przy niskim deficycie kwantowym w celu uzyskania wąskich cech absorpcji w laserach ciała stałego, a także w systemach 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 na jasność watów laserów półprzewodnikowych dużej mocy został wykładniczo zmniejszony, lasery te zastępują zarówno stare technologie, jak i umożliwiają nowe kategorie produktów.
Wraz z 10-krotną poprawą kosztów i wydajności co dekadę, lasery półprzewodnikowe dużej mocy zrewolucjonizowały rynek w nieoczekiwany sposób. Choć trudno jest precyzyjnie przewidzieć przyszłe zastosowania, pouczające jest również spojrzenie wstecz na ostatnie trzy dekady, aby 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 błyskotliwych osiągnięć laserów półprzewodnikowych dużej mocy, które skutkowały wieloma różnymi innowacjami.
Przyszłość laserów półprzewodnikowych
Nie ma fundamentalnych praw 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 dalej zmieniać sposób wytwarzania rzeczy. Co ważniejsze dla wzrostu gospodarczego, lasery półprzewodnikowe dużej mocy również zmienią to, co można wytworzyć.
Czas publikacji: 07-11-2023