Yleiskatsaus suuritehoiseen puolijohdelaserin kehittämiseen, osa kaksi

Yleiskuva suuresta tehostapuolijohdelaserkehitys osa kaksi

Kuitu laser.
Kuitulaserit tarjoavat kustannustehokkaan tavan muuntaa suuritehoisten puolijohdelaserien kirkkautta. Vaikka aallonpituusmultipleksointioptiikka voi muuntaa suhteellisen matalan kirkkauden puolijohdelaserit kirkkaammiksi, tämä tapahtuu lisääntyneen spektrin leveyden ja fotomekaanisen monimutkaisuuden kustannuksella. Kuitulaserit ovat osoittautuneet erityisen tehokkaiksi kirkkauden muuntamisessa.

1990-luvulla käyttöön otetut kaksoispäällysteiset kuidut, joissa käytetään yksimuotoydintä, jota ympäröi monimuotokuori, voivat tehokkaasti tuoda kuituun tehokkaampia ja halvempia monimuotopuolijohdepumppulasereita, mikä luo taloudellisemman tavan muuntaa suuritehoisia puolijohdelasereita. kirkkaampiin valonlähteisiin. Ytterbium-seostetuille (Yb) kuiduille pumppu herättää leveän absorptiokaistan, jonka keskipiste on 915 nm, tai kapeamman absorptiokaistan lähellä 976 nm:ää. Kun pumppausaallonpituus lähestyy kuitulaserin laseraallonpituutta, niin sanottu kvanttivaje pienenee, mikä maksimoi tehokkuuden ja minimoi hukkalämmön määrän, joka on poistettava.

Kuitulaseritja diodipumpatut solid-state laserit luottavat molemmat kirkkauden kasvuundiodi laser. Yleisesti ottaen diodilaserien kirkkauden parantuessa myös niiden pumppaamien lasereiden teho kasvaa. Puolijohdelasereiden kirkkauden parantaminen pyrkii edistämään tehokkaampaa kirkkauden muuntamista.

Kuten odotamme, spatiaalinen ja spektrinen kirkkaus ovat välttämättömiä tuleville järjestelmille, jotka mahdollistavat matalan kvanttivajeen pumppauksen kapeita absorptioominaisuuksia varten solid-state lasereissa, sekä tiheän aallonpituuden uudelleenkäyttöjärjestelmiä suorille puolijohdelasersovelluksille.

Kuva 2: Suuren tehon kirkkauspuolijohdelaseritmahdollistaa sovellusten laajentamisen

Markkinat ja sovellus

Suuritehoisten puolijohdelasereiden kehitys on mahdollistanut monia tärkeitä sovelluksia. Koska suuritehoisten puolijohdelasereiden hinta kirkkauswattia kohden on laskenut eksponentiaalisesti, nämä laserit sekä korvaavat vanhaa teknologiaa että mahdollistavat uusia tuoteluokkia.

Kustannusten ja suorituskyvyn parantuessa yli 10-kertaisesti joka vuosikymmen, suuritehoiset puolijohdelaserit ovat häirinneet markkinoita odottamattomilla tavoilla. Vaikka tulevia sovelluksia on vaikea ennustaa tarkasti, on myös opettavaista katsoa taaksepäin kolmen viime vuosikymmenen ajalta ja kuvitella seuraavan vuosikymmenen mahdollisuuksia (katso kuva 2).

Kun Hall esitteli puolijohdelasereita yli 50 vuotta sitten, hän käynnisti teknologisen vallankumouksen. Kuten Mooren laki, kukaan ei olisi voinut ennustaa suuritehoisten puolijohdelasereiden loistavia saavutuksia, joita seurasi useita erilaisia ​​innovaatioita.

Puolijohdelasereiden tulevaisuus
Ei ole olemassa fysiikan peruslakeja, jotka hallitsevat näitä parannuksia, mutta jatkuva teknologinen kehitys ylläpitää todennäköisesti tätä eksponentiaalista kehitystä loistossaan. Puolijohdelaserit korvaavat jatkossakin perinteisiä teknologioita ja muuttavat entisestään asioiden valmistustapoja. Talouskasvun kannalta tärkeämpää on, että suuritehoiset puolijohdelaserit muuttavat myös sitä, mitä voidaan valmistaa.