Prehľad vysokého výkonupolovodičový laservývoj, druhá časť
Vláknový laser.
Vláknové lasery poskytujú nákladovo efektívny spôsob premeny jasu vysokovýkonných polovodičových laserov. Hoci optika s multiplexovaním vlnových dĺžok dokáže premeniť polovodičové lasery s relatívne nízkym jasom na jasnejšie, je to za cenu zvýšenej spektrálnej šírky a fotomechanickej zložitosti. Vláknové lasery sa ukázali ako obzvlášť účinné pri premene jasu.
Dvojité plášťové vlákna, ktoré boli zavedené v 90. rokoch 20. storočia a používajú jednomódové jadro obklopené multimódovým plášťom, dokážu efektívne zaviesť do vlákna výkonnejšie a lacnejšie multimódové polovodičové čerpacie lasery, čím sa vytvára ekonomickejší spôsob premeny vysokovýkonných polovodičových laserov na jasnejšie svetelné zdroje. Pri yterbiom dopovaných (Yb) vláknach čerpanie excituje široké absorpčné pásmo so stredom pri 915 nm alebo užšie absorpčné pásmo v blízkosti 976 nm. Keď sa čerpacia vlnová dĺžka blíži k laserovej vlnovej dĺžke vláknového laseru, znižuje sa takzvaný kvantový deficit, čím sa maximalizuje účinnosť a minimalizuje množstvo odpadového tepla, ktoré je potrebné rozptýliť.
Vláknové laserya diódami čerpané lasery v pevnej fáze sa spoliehajú na zvýšenie jasudiódový laserVo všeobecnosti sa s rastúcim jasom diódových laserov zvyšuje aj výkon laserov, ktoré čerpajú. Zlepšenie jasu polovodičových laserov má tendenciu podporovať efektívnejšiu konverziu jasu.
Ako očakávame, priestorová a spektrálna jasnosť bude nevyhnutná pre budúce systémy, ktoré umožnia čerpanie s nízkym kvantovým deficitom pre úzke absorpčné vlastnosti v tuhých laseroch, ako aj schémy opätovného použitia hustých vlnových dĺžok pre priame polovodičové laserové aplikácie.
Obrázok 2: Zvýšený jas vysokovýkonnýchpolovodičové laseryumožňuje rozširovanie aplikácií
Trh a aplikácia
Pokroky vo vysokovýkonných polovodičových laseroch umožnili mnoho dôležitých aplikácií. Keďže náklady na watt jasu vysokovýkonných polovodičových laserov sa exponenciálne znížili, tieto lasery nahrádzajú staré technológie a umožňujú vznik nových kategórií produktov.
Vzhľadom na to, že náklady a výkon sa každé desaťročie zlepšujú viac ako 10-násobne, vysokovýkonné polovodičové lasery narušili trh neočakávanými spôsobmi. Hoci je ťažké presne predpovedať budúce aplikácie, je tiež poučné obzrieť sa späť za poslednými tromi desaťročiami a predstaviť si možnosti nasledujúceho desaťročia (pozri obrázok 2).
Keď Hall pred viac ako 50 rokmi predviedol polovodičové lasery, spustil technologickú revolúciu. Podobne ako Moorov zákon, nikto nemohol predpovedať brilantné úspechy vysokovýkonných polovodičových laserov, ktoré nasledovali s množstvom rôznych inovácií.
Budúcnosť polovodičových laserov
Neexistujú žiadne základné fyzikálne zákony, ktoré by riadili tieto vylepšenia, ale pokračujúci technologický pokrok pravdepodobne tento exponenciálny rozvoj udrží v nádhere. Polovodičové lasery budú naďalej nahrádzať tradičné technológie a ďalej meniť spôsob, akým sa veci vyrábajú. A čo je dôležitejšie pre hospodársky rast, vysokovýkonné polovodičové lasery tiež zmenia to, čo sa dá vyrobiť.
Čas uverejnenia: 7. novembra 2023