Обзор разработки мощных полупроводниковых лазеров, часть вторая.

Обзор мощностейполупроводниковый лазерразработка, часть вторая

Волоконный лазер.
Волоконные лазеры представляют собой экономически эффективный способ преобразования яркости мощных полупроводниковых лазеров. Хотя оптика с мультиплексированием длин волн может преобразовывать относительно малояркие полупроводниковые лазеры в более яркие, это происходит за счет увеличения ширины спектра и фотомеханической сложности. Волоконные лазеры доказали свою особую эффективность в преобразовании яркости.

Внедрение двухслойных волокон в 1990-х годах, использующих одномодовое ядро, окруженное многомодовой оболочкой, позволяет эффективно вводить в волокно мощные и недорогие многомодовые полупроводниковые лазеры накачки, создавая более экономичный способ преобразования мощных полупроводниковых лазеров в более яркие источники света. В волокнах, легированных иттербием (Yb), накачка возбуждает широкую полосу поглощения с центром на 915 нм или более узкую полосу поглощения вблизи 976 нм. По мере приближения длины волны накачки к длине волны генерации волоконного лазера так называемый квантовый дефицит уменьшается, что максимизирует эффективность и минимизирует количество отводимого тепла.

Волоконные лазерыКак диодно-накачиваемые твердотельные лазеры, так и другие лазеры основаны на увеличении яркостидиодный лазерВ целом, по мере повышения яркости диодных лазеров, мощность накачиваемых ими лазеров также увеличивается. Повышение яркости полупроводниковых лазеров, как правило, способствует более эффективному преобразованию яркости.

Как и ожидалось, пространственная и спектральная яркость будут необходимы для будущих систем, которые позволят осуществлять накачку с низким квантовым дефицитом для узких полос поглощения в твердотельных лазерах, а также для схем плотного повторного использования длин волн в приложениях для прямых полупроводниковых лазеров.

Рисунок 2: Повышенная яркость при высокой мощностиполупроводниковые лазерыпозволяет расширять возможности приложений

Рынок и применение

Достижения в области мощных полупроводниковых лазеров открыли множество важных возможностей для их применения. Поскольку стоимость одного ватта яркости мощных полупроводниковых лазеров значительно снизилась, эти лазеры заменяют старые технологии и позволяют создавать новые категории продукции.

Благодаря десятикратному улучшению стоимости и характеристик каждое десятилетие, мощные полупроводниковые лазеры неожиданно изменили рынок. Хотя точно предсказать будущие области применения сложно, полезно оглянуться на прошедшие три десятилетия, чтобы представить себе возможности следующего десятилетия (см. рисунок 2).

Когда более 50 лет назад Холл продемонстрировал полупроводниковые лазеры, он положил начало технологической революции. Как и закон Мура, никто не мог предсказать блестящие достижения мощных полупроводниковых лазеров, последовавшие за этим благодаря множеству различных инноваций.

Будущее полупроводниковых лазеров
Фундаментальных законов физики, управляющих этими улучшениями, нет, но дальнейший технологический прогресс, вероятно, будет поддерживать это экспоненциальное развитие в полной мере. Полупроводниковые лазеры будут продолжать вытеснять традиционные технологии и еще больше изменят способы производства. Что еще более важно для экономического роста, мощные полупроводниковые лазеры также изменят то, что можно производить.