Prehľad vysokého výkonupolovodičový laservývojová časť druhá
Vláknový laser.
Vláknové lasery poskytujú nákladovo efektívny spôsob konverzie jasu vysokovýkonných polovodičových laserov. Hoci optika s multiplexovaním vlnových dĺžok dokáže konvertovať polovodičové lasery s relatívne nízkym jasom na jasnejšie, prichádza to za cenu zvýšenej spektrálnej šírky a fotomechanickej zložitosti. Vláknové lasery sa ukázali ako obzvlášť účinné pri konverzii jasu.
Vlákna s dvojitým plášťom zavedené v 90. rokoch 20. storočia, využívajúce jednovidové jadro obklopené viacvidovým plášťom, môžu do vlákna efektívne zaviesť vysokovýkonné a lacnejšie multimódové polovodičové lasery, čím sa vytvorí ekonomickejší spôsob konverzie vysokovýkonných polovodičových laserov. do jasnejších zdrojov svetla. Pre vlákna dopované ytterbiom (Yb) pumpa excituje široký absorpčný pás so stredom pri 915 nm alebo užší absorpčný pás v blízkosti 976 nm. Keď sa čerpacia vlnová dĺžka približuje k vlnovej dĺžke vláknového lasera, takzvaný kvantový deficit sa znižuje, čím sa maximalizuje účinnosť a minimalizuje sa množstvo odpadového tepla, ktoré je potrebné odviesť.
Vláknové laserya diódami čerpané polovodičové lasery sa spoliehajú na zvýšenie jasudiódový laser. Vo všeobecnosti, ako sa jas diódových laserov neustále zlepšuje, zvyšuje sa aj výkon laserov, ktoré čerpajú. Zlepšenie jasu polovodičových laserov má tendenciu podporovať efektívnejšiu konverziu jasu.
Ako očakávame, priestorový a spektrálny jas bude potrebný pre budúce systémy, ktoré umožnia čerpanie s nízkym kvantovým deficitom pre úzke absorpčné funkcie v pevnolátkových laseroch, ako aj schémy opätovného použitia hustých vlnových dĺžok pre priame polovodičové laserové aplikácie.
Obrázok 2: Zvýšený jas vysokého výkonupolovodičové laseryumožňuje rozšírenie aplikácií
Trh a aplikácia
Pokroky vo vysokovýkonných polovodičových laseroch umožnili mnohé dôležité aplikácie. Keďže cena za jasový watt vysokovýkonných polovodičových laserov sa exponenciálne znížila, tieto lasery nahrádzajú staré technológie a umožňujú nové kategórie produktov.
S každým desaťročím viac ako 10-násobným zvýšením nákladov a výkonu narušili vysokovýkonné polovodičové lasery trh neočakávaným spôsobom. Aj keď je ťažké presne predpovedať budúce aplikácie, je tiež poučné pozrieť sa späť za posledné tri desaťročia, aby sme si predstavili možnosti nasledujúceho desaťročia (pozri obrázok 2).
Keď Hall pred viac ako 50 rokmi predviedol polovodičové lasery, spustil technologickú revolúciu. Rovnako ako Moorov zákon, nikto nemohol predpovedať skvelé úspechy vysokovýkonných polovodičových laserov, ktoré nasledovali s množstvom rôznych inovácií.
Budúcnosť polovodičových laserov
Neexistujú žiadne základné fyzikálne zákony, ktoré riadia tieto vylepšenia, ale pokračujúci technologický pokrok pravdepodobne udrží tento exponenciálny vývoj v nádhere. Polovodičové lasery budú aj naďalej nahrádzať tradičné technológie a budú ďalej meniť spôsob, akým sa veci vyrábajú. Čo je dôležitejšie pre hospodársky rast, vysokovýkonné polovodičové lasery tiež zmenia to, čo sa dá vyrobiť.
Čas uverejnenia: 7. novembra 2023