Επισκόπηση υψηλής ισχύοςλέιζερ ημιαγωγώνανάπτυξη μέρος δεύτερο
Λέιζερ ινών.
Τα λέιζερ οπτικών ινών παρέχουν έναν οικονομικά αποδοτικό τρόπο μετατροπής της φωτεινότητας των λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος. Αν και τα οπτικά πολυπλεξίας μήκους κύματος μπορούν να μετατρέψουν λέιζερ ημιαγωγών σχετικά χαμηλής φωτεινότητας σε φωτεινότερα, αυτό έχει ως αποτέλεσμα το αυξημένο φασματικό πλάτος και τη φωτομηχανική πολυπλοκότητα. Τα λέιζερ οπτικών ινών έχουν αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματικά στη μετατροπή φωτεινότητας.
Οι ίνες διπλής επένδυσης που εισήχθησαν τη δεκαετία του 1990, χρησιμοποιώντας έναν μονοτροπικό πυρήνα που περιβάλλεται από πολυτροπική επένδυση, μπορούν να εισάγουν αποτελεσματικά λέιζερ αντλίας ημιαγωγών πολλαπλών τρόπων υψηλότερης ισχύος και χαμηλότερου κόστους στην ίνα, δημιουργώντας έναν πιο οικονομικό τρόπο μετατροπής λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος σε φωτεινότερες πηγές φωτός. Για τις ίνες με πρόσμιξη υττερβίου (Yb), η αντλία διεγείρει μια ευρεία ζώνη απορρόφησης με κέντρο τα 915nm ή μια στενότερη ζώνη απορρόφησης κοντά στα 976nm. Καθώς το μήκος κύματος άντλησης πλησιάζει το μήκος κύματος λέιζερ του λέιζερ ινών, το λεγόμενο κβαντικό έλλειμμα μειώνεται, μεγιστοποιώντας την απόδοση και ελαχιστοποιώντας την ποσότητα της απορριπτόμενης θερμότητας που πρέπει να διαχυθεί.
Λέιζερ οπτικών ινώνκαι τα λέιζερ στερεάς κατάστασης με διοδική αντλία βασίζονται και τα δύο στην αύξηση της φωτεινότητας τουδιοδικό λέιζερΓενικά, καθώς η φωτεινότητα των διοδικών λέιζερ συνεχίζει να βελτιώνεται, αυξάνεται και η ισχύς των λέιζερ που εκπέμπουν. Η βελτίωση της φωτεινότητας των ημιαγωγικών λέιζερ τείνει να προάγει την πιο αποτελεσματική μετατροπή της φωτεινότητας.
Όπως αναμένουμε, η χωρική και φασματική φωτεινότητα θα είναι απαραίτητη για μελλοντικά συστήματα που θα επιτρέπουν την άντληση χαμηλού κβαντικού ελλείμματος για χαρακτηριστικά στενής απορρόφησης σε λέιζερ στερεάς κατάστασης, καθώς και πυκνά σχήματα επαναχρησιμοποίησης μήκους κύματος για εφαρμογές λέιζερ άμεσων ημιαγωγών.
Σχήμα 2: Αυξημένη φωτεινότητα υψηλής ισχύοςλέιζερ ημιαγωγώνεπιτρέπει την επέκταση των εφαρμογών
Αγορά και εφαρμογή
Οι εξελίξεις στα λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος έχουν καταστήσει δυνατές πολλές σημαντικές εφαρμογές. Δεδομένου ότι το κόστος ανά watt φωτεινότητας των λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος έχει μειωθεί εκθετικά, αυτά τα λέιζερ αντικαθιστούν τις παλιές τεχνολογίες και επιτρέπουν τη δημιουργία νέων κατηγοριών προϊόντων.
Με το κόστος και την απόδοση να βελτιώνονται περισσότερο από 10 φορές κάθε δεκαετία, τα λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος έχουν ανατρέψει την αγορά με απροσδόκητους τρόπους. Ενώ είναι δύσκολο να προβλεφθούν μελλοντικές εφαρμογές με ακρίβεια, είναι επίσης διδακτικό να κοιτάξουμε πίσω στις τελευταίες τρεις δεκαετίες για να φανταστούμε τις δυνατότητες της επόμενης δεκαετίας (βλ. Σχήμα 2).
Όταν ο Hall παρουσίασε τα λέιζερ ημιαγωγών πριν από περισσότερα από 50 χρόνια, ξεκίνησε μια τεχνολογική επανάσταση. Όπως και με τον νόμο του Moore, κανείς δεν θα μπορούσε να προβλέψει τα λαμπρά επιτεύγματα των λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος που ακολούθησαν με μια ποικιλία διαφορετικών καινοτομιών.
Το μέλλον των ημιαγωγικών λέιζερ
Δεν υπάρχουν θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής που να διέπουν αυτές τις βελτιώσεις, αλλά η συνεχής τεχνολογική πρόοδος είναι πιθανό να διατηρήσει αυτή την εκθετική ανάπτυξη σε λαμπρό επίπεδο. Τα λέιζερ ημιαγωγών θα συνεχίσουν να αντικαθιστούν τις παραδοσιακές τεχνολογίες και θα αλλάξουν περαιτέρω τον τρόπο κατασκευής των πραγμάτων. Το πιο σημαντικό για την οικονομική ανάπτυξη είναι ότι τα λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος θα αλλάξουν επίσης ό,τι μπορεί να κατασκευαστεί.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Νοεμβρίου 2023