Обзор высокой мощностиполупроводниковый лазерразвитие часть вторая
Волоконный лазер.
Волоконные лазеры обеспечивают экономически эффективный способ преобразования яркости мощных полупроводниковых лазеров. Хотя оптика с мультиплексированием длин волн может преобразовывать полупроводниковые лазеры с относительно низкой яркостью в более яркие, это достигается за счет увеличения спектральной ширины и фотомеханической сложности. Волоконные лазеры оказались особенно эффективными в преобразовании яркости.
Волокна с двойной оболочкой, представленные в 1990-х годах, использующие одномодовый сердечник, окруженный многомодовой оболочкой, могут эффективно вводить в волокно более мощные, недорогие многомодовые полупроводниковые лазеры накачки, создавая более экономичный способ преобразования мощных полупроводниковых лазеров в более яркие источники света. Для волокон, легированных иттербием (Yb), накачка возбуждает широкую полосу поглощения с центром на 915 нм или более узкую полосу поглощения около 976 нм. По мере того, как длина волны накачки приближается к длине волны лазерной генерации волоконного лазера, так называемый квантовый дефицит уменьшается, максимизируя эффективность и минимизируя количество отработанного тепла, которое необходимо рассеивать.
Волоконные лазерыи твердотельные лазеры с диодной накачкой оба полагаются на увеличение яркостидиодный лазер. В целом, по мере того, как яркость диодных лазеров продолжает улучшаться, мощность лазеров, которые они накачивают, также увеличивается. Улучшение 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 сделали возможными многие важные приложения. Поскольку стоимость за ватт яркости мощных полупроводниковых лазеров снизилась экспоненциально, эти лазеры заменяют старые технологии и позволяют создавать новые категории продуктов.
С ростом стоимости и производительности более чем в 10 раз каждое десятилетие, мощные полупроводниковые лазеры произвели на рынке неожиданный переворот. Хотя трудно точно предсказать будущие приложения, также поучительно оглянуться на последние три десятилетия, чтобы представить возможности следующего десятилетия (см. Рисунок 2).
Когда Холл продемонстрировал полупроводниковые лазеры более 50 лет назад, он запустил технологическую революцию. Как и закон Мура, никто не мог предсказать блестящие достижения мощных полупроводниковых лазеров, которые последовали за множеством различных инноваций.
Будущее полупроводниковых лазеров
Нет никаких фундаментальных законов физики, которые управляют этими улучшениями, но продолжающийся технологический прогресс, вероятно, поддержит это экспоненциальное развитие в великолепии. Полупроводниковые лазеры продолжат заменять традиционные технологии и еще больше изменят способ производства вещей. Что еще важнее для экономического роста, мощные полупроводниковые лазеры также изменят то, что можно производить.
Время публикации: 07.11.2023