A nagy teljesítmény áttekintésefélvezető lézerfejlesztés második rész
Száloptikai lézer.
A szálas lézerek költséghatékony módszert kínálnak a nagy teljesítményű félvezető lézerek fényerejének átalakítására. Bár a hullámhossz-multiplexáló optika képes a viszonylag alacsony fényerejű félvezető lézereket fényesebbé alakítani, ez a megnövekedett spektrális szélesség és a fotomechanikai komplexitás ára. A szálas lézerek különösen hatékonynak bizonyultak a fényerő átalakításában.
Az 1990-es években bevezetett dupla burkolású szálak, amelyek egymódusú magot és egymódusú burkot vesznek körül, hatékonyan képesek nagyobb teljesítményű, olcsóbb, többmódusú félvezető pumpáló lézereket bevezetni a szálba, gazdaságosabb módot teremtve a nagy teljesítményű félvezető lézerek fényesebb fényforrásokká alakítására. Az itterbiummal adalékolt (Yb) szálak esetében a pumpálás egy széles, 915 nm-es középpontú abszorpciós sávot, vagy egy keskenyebb, 976 nm közelében lévő abszorpciós sávot gerjeszt. Ahogy a pumpálási hullámhossz közeledik a szálas lézer lézerhullámhosszához, az úgynevezett kvantumdeficit csökken, maximalizálva a hatékonyságot és minimalizálva a disszipálandó hulladékhő mennyiségét.
Száloptikai lézerekés a diódapumpált szilárdtest lézerek egyaránt a fényerő növekedésére támaszkodnakdiódalézerÁltalánosságban elmondható, hogy a diódalézerek fényerejének folyamatos javulásával az általuk pumpált lézerek teljesítménye is növekszik. A félvezető lézerek fényerejének javulása általában hatékonyabb fényerő-konverziót eredményez.
Ahogy várható, a térbeli és spektrális fényesség szükséges lesz a jövőbeli rendszerekhez, amelyek lehetővé teszik az alacsony kvantumdeficitű pumpálást a szilárdtest lézerek keskeny abszorpciós jellemzőihez, valamint a sűrű hullámhossz-újrahasznosítási sémákat a közvetlen félvezető lézeres alkalmazásokhoz.
2. ábra: Nagy teljesítményű megnövelt fényerőfélvezető lézereklehetővé teszi az alkalmazások bővítését
Piac és alkalmazás
A nagy teljesítményű félvezető lézerek fejlődése számos fontos alkalmazást tett lehetővé. Mivel a nagy teljesítményű félvezető lézerek fényerő-wattonkénti költsége exponenciálisan csökkent, ezek a lézerek egyrészt felváltják a régi technológiákat, másrészt új termékkategóriák létrehozását teszik lehetővé.
A költségek és a teljesítmény évtizedenként több mint tízszeresére javulásával a nagy teljesítményű félvezető lézerek váratlan módon felforgatták a piacot. Bár nehéz pontosan megjósolni a jövőbeli alkalmazásokat, tanulságos visszatekinteni az elmúlt három évtizedre, hogy elképzeljük a következő évtized lehetőségeit (lásd a 2. ábrát).
Amikor Hall több mint 50 évvel ezelőtt bemutatta a félvezető lézereket, technológiai forradalmat indított el. Moore törvényéhez hasonlóan senki sem jósolhatta meg a nagy teljesítményű félvezető lézerek briliáns eredményeit, amelyeket számos különböző újítás követett.
A félvezető lézerek jövője
Nincsenek alapvető fizikai törvények, amelyek ezeket a fejlesztéseket irányítanák, de a folyamatos technológiai fejlődés valószínűleg fenntartja ezt az exponenciális fejlődést. A félvezető lézerek továbbra is felváltják majd a hagyományos technológiákat, és tovább változtatják meg a dolgok előállításának módját. Ami még fontosabb a gazdasági növekedés szempontjából, a nagy teljesítményű félvezető lézerek azt is megváltoztatják, hogy mit lehet előállítani.
Közzététel ideje: 2023. november 7.