Огляд великої потужностінапівпровідниковий лазеррозробка частина друга
Волоконний лазер.
Волоконні лазери забезпечують економічно ефективний спосіб перетворення яскравості потужних напівпровідникових лазерів. Хоча оптика мультиплексування за довжиною хвилі може перетворювати напівпровідникові лазери з відносно низькою яскравістю в більш яскраві, це відбувається за рахунок збільшення спектральної ширини та фотомеханічної складності. Волоконні лазери виявилися особливо ефективними в перетворенні яскравості.
Волокна з подвійною оболонкою, представлені в 1990-х роках, з використанням одномодового сердечника, оточеного багатомодовою оболонкою, можуть ефективно вводити в волокно більш потужні та дешеві багатомодові напівпровідникові лазери накачування, створюючи більш економічний спосіб перетворення потужних напівпровідникових лазерів до яскравіших джерел світла. Для волокон, легованих ітербієм (Yb), насос збуджує широку смугу поглинання з центром на 915 нм або вужчу смугу поглинання поблизу 976 нм. Коли довжина хвилі накачування наближається до довжини хвилі генерації волоконного лазера, так званий квантовий дефіцит зменшується, максимізуючи ефективність і мінімізуючи кількість відпрацьованого тепла, яке потрібно розсіяти.
Волоконні лазериі твердотільні лазери з діодним накачуванням покладаються на збільшення яскравостідіодний лазер. Загалом, оскільки яскравість діодних лазерів продовжує покращуватися, потужність лазерів, які вони накачують, також зростає. Покращення яскравості напівпровідникових лазерів сприяє більш ефективному перетворенню яскравості.
Як ми очікуємо, просторова та спектральна яскравість буде необхідна для майбутніх систем, які забезпечать накачування з низьким квантовим дефіцитом для вузьких характеристик поглинання в твердотільних лазерах, а також схеми повторного використання щільної довжини хвилі для прямих застосувань напівпровідникових лазерів.
Рисунок 2: Збільшена яскравість високої потужностінапівпровідникові лазеридозволяє розширювати програми
Ринок і застосування
Досягнення потужних напівпровідникових лазерів зробили можливим багато важливих застосувань. Оскільки вартість ват яскравості потужних напівпровідникових лазерів була експоненціально знижена, ці лазери замінюють старі технології та створюють нові категорії продуктів.
Оскільки вартість і продуктивність покращуються більш ніж у 10 разів кожне десятиліття, потужні напівпровідникові лазери підірвали ринок несподіваним чином. Хоча важко з точністю передбачити майбутні застосування, також корисно озирнутися на минулі три десятиліття, щоб уявити можливості наступного десятиліття (див. рис. 2).
Коли Хол продемонстрував напівпровідникові лазери понад 50 років тому, він розпочав технологічну революцію. Подібно до закону Мура, ніхто не міг передбачити блискучі досягнення потужних напівпровідникових лазерів, які супроводжувалися різними інноваціями.
Майбутнє напівпровідникових лазерів
Немає фундаментальних законів фізики, які керують цими вдосконаленнями, але постійний технологічний прогрес, ймовірно, підтримуватиме цей експоненціальний розвиток у блиску. Напівпровідникові лазери продовжуватимуть замінювати традиційні технології та ще більше змінюватимуть спосіб виготовлення речей. Що ще важливіше для економічного зростання, потужні напівпровідникові лазери також змінять те, що можна зробити.
Час публікації: 07 листопада 2023 р