Επισκόπηση υψηλής ισχύοςλέιζερ ημιαγωγώνανάπτυξη μέρος δεύτερο
Λέιζερ ινών.
Τα λέιζερ ινών παρέχουν έναν οικονομικά αποδοτικό τρόπο μετατροπής της φωτεινότητας των λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος. Αν και τα οπτικά πολυπλεξίας μήκους κύματος μπορούν να μετατρέψουν τα λέιζερ ημιαγωγών σχετικά χαμηλής φωτεινότητας σε φωτεινότερα, αυτό έχει το κόστος του αυξημένου φασματικού πλάτους και της φωτομηχανικής πολυπλοκότητας. Τα λέιζερ ινών έχουν αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματικά στη μετατροπή φωτεινότητας.
Οι ίνες διπλής επένδυσης που εισήχθησαν τη δεκαετία του 1990, χρησιμοποιώντας έναν πυρήνα μονής λειτουργίας που περιβάλλεται από επένδυση πολλαπλών λειτουργιών, μπορούν αποτελεσματικά να εισαγάγουν λέιζερ πολλαπλών τρόπων αντλιών ημιαγωγών υψηλότερης ισχύος και χαμηλότερου κόστους στην ίνα, δημιουργώντας έναν πιο οικονομικό τρόπο μετατροπής λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος σε φωτεινότερες πηγές φωτός. Για ίνες με πρόσμειξη υττέρβιο (Yb), η αντλία διεγείρει μια ευρεία ζώνη απορρόφησης με κέντρο τα 915 nm ή μια στενότερη ζώνη απορρόφησης κοντά στα 976 nm. 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 σπατάλης θερμότητας που πρέπει να διαχέεται.
Λέιζερ ινώνκαι τα λέιζερ στερεάς κατάστασης με αντλία διόδου βασίζονται και τα δύο στην αύξηση της φωτεινότητας τουδιοδικό λέιζερ. Γενικά, καθώς η φωτεινότητα των διοδικών λέιζερ συνεχίζει να βελτιώνεται, αυξάνεται και η ισχύς των λέιζερ που αντλούν. Η βελτίωση της φωτεινότητας των λέιζερ ημιαγωγών τείνει να προάγει πιο αποτελεσματική μετατροπή 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 σχήματα επαναχρησιμοποίησης πυκνού μήκους κύματος για εφαρμογές λέιζερ απευθείας ημιαγωγών.
Εικόνα 2: Αυξημένη φωτεινότητα υψηλής ισχύοςλέιζερ ημιαγωγώνεπιτρέπει την επέκταση των εφαρμογών
Αγορά και εφαρμογή
Η πρόοδος στα λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος κατέστησε 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 νέες κατηγορίες προϊόντων.
Με το κόστος και την απόδοση να βελτιώνονται περισσότερο από 10 φορές κάθε δεκαετία, τα λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος έχουν αναστατώσει την αγορά με απροσδόκητους τρόπους. Αν και είναι δύσκολο να προβλεφθούν μελλοντικές εφαρμογές με ακρίβεια, είναι επίσης διδακτικό να κοιτάξουμε πίσω τις τελευταίες τρεις δεκαετίες για να φανταστούμε τις δυνατότητες της επόμενης δεκαετίας (βλ. Εικόνα 2).
Όταν ο Hall παρουσίασε λέιζερ ημιαγωγών πριν από περισσότερα από 50 χρόνια, ξεκίνησε μια τεχνολογική επανάσταση. Όπως ο νόμος του Μουρ, κανείς δεν θα μπορούσε να προβλέψει τα λαμπρά επιτεύγματα των λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος που ακολούθησαν με μια ποικιλία διαφορετικών καινοτομιών.
Το μέλλον των λέιζερ ημιαγωγών
Δεν υπάρχουν θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής που να διέπουν αυτές τις βελτιώσεις, αλλά η συνεχιζόμενη τεχνολογική πρόοδος είναι πιθανό να διατηρήσει αυτή την εκθετική ανάπτυξη με λαμπρότητα. 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, τα λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος θα αλλάξουν επίσης αυτό που μπορεί να κατασκευαστεί.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-07-2023