Обзор высокой мощностиполупроводниковый лазерразработка, часть вторая
Волоконный лазер.
Волоконные лазеры обеспечивают экономичный способ преобразования яркости мощных полупроводниковых лазеров.Хотя оптика с мультиплексированием длин волн может преобразовывать полупроводниковые лазеры с относительно низкой яркостью в более яркие, это происходит за счет увеличения ширины спектра и фотомеханической сложности.Волоконные лазеры оказались особенно эффективными в преобразовании яркости.
Волокна с двойной оболочкой, представленные в 1990-х годах и использующие одномодовую сердцевину, окруженную многомодовой оболочкой, могут эффективно внедрять 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 при 915 нм или более узкую полосу поглощения около 976 нм.Когда длина волны накачки приближается к длине волны генерации волоконного лазера, так называемый квантовый дефицит уменьшается, что максимизирует эффективность и минимизирует количество ненужного тепла, которое необходимо рассеять.
Волоконные лазерыи твердотельные лазеры с диодной накачкой основаны на увеличении яркостидиодный лазер.В целом, поскольку яркость диодных лазеров продолжает улучшаться, мощность лазеров, которые они накачивают, также увеличивается.Повышение яркости полупроводниковых лазеров способствует более эффективному преобразованию яркости.
Как мы ожидаем, пространственная и спектральная яркость будут необходимы для будущих систем, которые обеспечат накачку с низким квантовым дефицитом для узких характеристик поглощения в твердотельных лазерах, а также схемы повторного использования плотной длины волны для прямых применений полупроводниковых лазеров.
Рисунок 2: Повышенная яркость высокой мощностиполупроводниковые лазерыпозволяет расширять приложения
Рынок и применение
Достижения в области мощных полупроводниковых лазеров сделали возможным множество важных приложений.Поскольку стоимость ватта яркости мощных полупроводниковых лазеров снизилась в геометрической прогрессии, эти лазеры не только заменяют старые технологии, но и позволяют создавать новые категории продуктов.
Поскольку стоимость и производительность улучшаются более чем в 10 раз каждое десятилетие, мощные полупроводниковые лазеры неожиданно изменили рынок.Хотя трудно предсказать будущее применение с точностью, также поучительно оглянуться назад на последние три десятилетия, чтобы представить себе возможности следующего десятилетия (см. Рисунок 2).
Когда Холл продемонстрировал полупроводниковые лазеры более 50 лет назад, он положил начало технологической революции.Как и в случае с законом Мура, никто не мог предсказать блестящие достижения мощных полупроводниковых лазеров, за которыми последовало множество различных инноваций.
Будущее полупроводниковых лазеров
Не существует фундаментальных законов физики, управляющих этими улучшениями, но продолжающийся технологический прогресс, вероятно, поддержит это экспоненциальное развитие во всем великолепии.Полупроводниковые лазеры продолжат заменять традиционные технологии и еще больше изменят способы производства вещей.Что еще более важно для экономического роста, мощные полупроводниковые лазеры также изменят то, что можно производить.
Время публикации: 7 ноября 2023 г.