Översikt över högeffekts halvledarlaserutveckling del två

Översikt över hög effekthalvledarlaserutveckling del två

Fiberlaser.
Fiberlasrar ger ett kostnadseffektivt sätt att konvertera ljusstyrkan hos högeffekts halvledarlasrar. Även om våglängdsmultiplexoptik kan omvandla halvledarlasrar med relativt låg ljusstyrka till ljusare, kommer detta på bekostnad av ökad spektral bredd och fotomekanisk komplexitet. Fiberlasrar har visat sig vara särskilt effektiva vid omvandling av ljusstyrka.

Dubbelklädda fibrer som introducerades på 1990-talet, med hjälp av en enkellägeskärna omgiven av multimode-beklädnad, kan effektivt introducera flerlägeshalvledarpumplasrar med högre effekt och lägre kostnad i fibern, vilket skapar ett mer ekonomiskt sätt att konvertera högeffekthalvledarlasrar till ljusare ljuskällor. För ytterbiumdopade (Yb) fibrer exciterar pumpen ett brett absorptionsband centrerat på 915 nm, eller ett smalare absorptionsband nära 976 nm. När pumpvåglängden närmar sig fiberlaserns lasrvåglängd reduceras det så kallade kvantunderskottet, vilket maximerar effektiviteten och minimerar mängden spillvärme som behöver avledas.

Fiberlasraroch diodpumpade halvledarlasrar är båda beroende av ökningen av ljusstyrkan hosdiodlaser. I allmänhet, eftersom ljusstyrkan hos diodlasrar fortsätter att förbättras, ökar också kraften hos lasrarna de pumpar. Ljusstyrkeförbättringen hos halvledarlasrar tenderar att främja effektivare ljusstyrkeomvandling.

Som vi förväntar oss kommer rumslig och spektral ljusstyrka att vara nödvändig för framtida system som kommer att möjliggöra pumpning med lågt kvantunderskott för snäva absorptionsfunktioner i solid state-lasrar, såväl som återanvändningsscheman för täta våglängder för direkta halvledarlasertillämpningar.

Figur 2: Ökad ljusstyrka för hög effekthalvledarlasrartillåter applikationer att utökas

Marknad och tillämpning

Framsteg inom högeffekts halvledarlasrar har gjort många viktiga tillämpningar möjliga. Eftersom kostnaden per ljusstyrka watt för högeffekts halvledarlasrar har sänkts exponentiellt, ersätter dessa lasrar både gammal teknik och möjliggör nya produktkategorier.

Med kostnad och prestanda som förbättras mer än 10 gånger varje årtionde, har högeffekts halvledarlasrar stört marknaden på oväntade sätt. Även om det är svårt att förutsäga framtida tillämpningar med precision, är det också lärorikt att se tillbaka på de senaste tre decennierna för att föreställa sig möjligheterna för nästa decennium (se figur 2).

När Hall demonstrerade halvledarlasrar för mer än 50 år sedan lanserade han en teknisk revolution. Liksom Moores lag kunde ingen ha förutspått de briljanta prestationerna av högeffekts halvledarlasrar som följde med en mängd olika innovationer.

Framtiden för halvledarlasrar
Det finns inga grundläggande fysiklagar som styr dessa förbättringar, men fortsatta tekniska framsteg kommer sannolikt att upprätthålla denna exponentiella utveckling i prakt. Halvledarlasrar kommer att fortsätta att ersätta traditionella tekniker och kommer att ytterligare förändra hur saker tillverkas. Ännu viktigare för ekonomisk tillväxt, högeffekts halvledarlasrar kommer också att förändra vad som kan göras.