Yleiskatsaus suurtehoisten puolijohdelaserien kehitykseen, osa kaksi

Yleiskatsaus suuritehoiseenpuolijohdelaserkehitys, osa kaksi

Kuitulaser.
Kuitulaserit tarjoavat kustannustehokkaan tavan muuntaa suuritehoisten puolijohdelasereiden kirkkautta. Vaikka aallonpituuden multipleksointioptiikka voi muuntaa suhteellisen matalan kirkkauden omaavia puolijohdelasereita kirkkaammiksi, tämä tapahtuu lisääntyneen spektrin leveyden ja fotomekaanisen monimutkaisuuden kustannuksella. Kuitulaserit ovat osoittautuneet erityisen tehokkaiksi kirkkauden muuntamisessa.

1990-luvulla käyttöön otetut kaksinkertaisesti päällystetyt kuidut, joissa käytetään yksimuotoista ydintä ja sitä ympäröivää monimuotoista päällystä, voivat tehokkaasti tuoda kuituun tehokkaampia ja edullisempia monimuotoisia puolijohdepumppulasereita, mikä luo edullisemman tavan muuntaa suuritehoisia puolijohdelasereita kirkkaammiksi valonlähteiksi. Ytterbium-dopatuissa (Yb) kuiduissa pumppu virittää leveän absorptiokaistan, jonka keskipiste on 915 nm, tai kapeamman absorptiokaistan lähellä 976 nm:ä. Kun pumppausaallonpituus lähestyy kuitulaserin laseraallonpituutta, niin kutsuttu kvanttivaje pienenee, mikä maksimoi tehokkuuden ja minimoi poisjohtavan hukkalämmön määrän.

Kuitulaseritja diodipumpatut kiinteän olomuodon laserit molemmat perustuvat kirkkauden kasvuundiodilaserYleisesti ottaen diodilasereiden kirkkauden parantuessa myös niiden pumppaamien lasereiden teho kasvaa. Puolijohdelasereiden kirkkauden parantuminen edistää yleensä tehokkaampaa kirkkauden muuntamista.

Kuten odotamme, spatiaalinen ja spektraalinen kirkkaus ovat välttämättömiä tulevaisuuden järjestelmille, jotka mahdollistavat pienen kvanttivajeen pumppauksen kapeille absorptio-ominaisuuksille kiinteän olomuodon lasereissa, sekä tiheät aallonpituuden uudelleenkäyttöjärjestelmät suorille puolijohdelaserisovelluksille.

Kuva 2: Suuritehoisten lamppujen lisääntynyt kirkkauspuolijohdelaseritmahdollistaa sovellusten laajentamisen

Markkinat ja sovellukset

Suuritehoisten puolijohdelasereiden kehitys on mahdollistanut monia tärkeitä sovelluksia. Koska suuritehoisten puolijohdelasereiden kirkkauswattikohtainen hinta on laskenut eksponentiaalisesti, nämä laserit sekä korvaavat vanhoja teknologioita että mahdollistavat uusien tuotekategorioiden kehittämisen.

Kustannusten ja suorituskyvyn parantuessa yli kymmenkertaisesti joka vuosikymmen, suurtehoiset puolijohdelaserit ovat mullistaneet markkinoita odottamattomilla tavoilla. Vaikka tulevia sovelluksia on vaikea ennustaa tarkasti, on myös opettavaista katsoa taaksepäin kolmeen viime vuosikymmeneen ja kuvitella seuraavan vuosikymmenen mahdollisuudet (katso kuva 2).

Kun Hall esitteli puolijohdelasereita yli 50 vuotta sitten, hän käynnisti teknologisen vallankumouksen. Kuten Mooren lain tapauksessa, kukaan ei olisi voinut ennustaa suurtehoisten puolijohdelasereiden loistavia saavutuksia, joita seurasivat erilaiset innovaatiot.

Puolijohdelasereiden tulevaisuus
Näitä parannuksia ei ohjaa mitkään fysiikan peruslait, mutta jatkuva teknologinen kehitys todennäköisesti ylläpitää tätä eksponentiaalista kehitystä loistossaan. Puolijohdelaserit tulevat jatkossakin korvaamaan perinteisiä teknologioita ja muuttamaan entisestään asioiden valmistustapoja. Vielä tärkeämpää talouskasvun kannalta on, että suuritehoiset puolijohdelaserit muuttavat myös sitä, mitä voidaan valmistaa.