Обзор высокой мощностиполупроводниковый лазерразвитие часть вторая
Волоконный лазер.
Волоконные лазеры представляют собой экономичный способ преобразования яркости мощных полупроводниковых лазеров. Хотя оптика с мультиплексированием длин волн может преобразовывать относительно малояркие полупроводниковые лазеры в более яркие, это достигается за счёт увеличения ширины спектра и сложности фотомеханических устройств. Волоконные лазеры доказали свою особую эффективность в преобразовании яркости.
Волокна с двойной оболочкой, появившиеся в 1990-х годах и использующие одномодовую сердцевину, окруженную многомодовой оболочкой, позволяют эффективно вводить в волокно более 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 тепла, требующего рассеивания.
Волоконные лазерыи твердотельные лазеры с диодной накачкой основаны на увеличении яркостидиодный лазерВ целом, по мере повышения яркости диодных лазеров увеличивается и мощность накачиваемых ими лазеров. Повышение яркости полупроводниковых лазеров, как правило, способствует более эффективному преобразованию яркости.
Как мы ожидаем, пространственная и спектральная яркость будет необходима для будущих систем, которые обеспечат накачку с малым квантовым дефицитом для узких характеристик поглощения в твердотельных лазерах, а также плотные схемы повторного использования длин волн для прямых применений полупроводниковых лазеров.
Рисунок 2: Повышенная яркость высокой мощностиполупроводниковые лазерыпозволяет расширять приложения
Рынок и применение
Достижения в области мощных полупроводниковых лазеров открыли возможности для множества важных приложений. Поскольку стоимость на ватт яркости мощных полупроводниковых лазеров снизилась экспоненциально, эти лазеры не только заменяют старые технологии, но и открывают новые категории продуктов.
Стоимость и производительность мощных полупроводниковых лазеров растут более чем в 10 раз каждое десятилетие, что привело к неожиданным переменам на рынке. Хотя сложно точно предсказать будущие области применения, полезно оглянуться на последние три десятилетия, чтобы представить себе возможности следующего десятилетия (см. рисунок 2).
Демонстрация полупроводниковых лазеров более 50 лет назад Холлом ознаменовала начало технологической революции. Подобно закону Мура, никто не мог предсказать блестящие достижения мощных полупроводниковых лазеров, которые привели к целому ряду различных инноваций.
Будущее полупроводниковых лазеров
Фундаментальных законов физики, управляющих этими усовершенствованиями, не существует, но непрерывный технологический прогресс, вероятно, будет поддерживать это экспоненциальное развитие во всей красе. Полупроводниковые лазеры продолжат вытеснять традиционные технологии и ещё больше изменят способы производства. Что ещё важнее для экономического роста, мощные полупроводниковые лазеры также изменят возможности производства.
Время публикации: 07 ноября 2023 г.