Översikt över utveckling av högeffekts halvledarlasrar del två

Översikt över hög effekthalvledarlaserutveckling del två

Fiberlaser.
Fiberlasrar erbjuder ett kostnadseffektivt sätt att omvandla ljusstyrkan hos högeffektshalvledarlasrar. Även om våglängdsmultiplexeringsoptik kan omvandla halvledarlasrar med relativt låg ljusstyrka till ljusare, sker detta på bekostnad av ökad spektralbredd och fotomekanisk komplexitet. Fiberlasrar har visat sig vara särskilt effektiva vid ljusstyrkeomvandling.

Dubbelklädda fibrer som introducerades på 1990-talet, med en enkelmodskärna omgiven av multimodsklädsel, kan effektivt introducera högpresterande och billigare multimodhalvledarpumplasrar i fibern, vilket skapar ett mer ekonomiskt sätt att omvandla högpresterande halvledarlasrar till ljusstarkare ljuskällor. För ytterbiumdopade (Yb) fibrer exciterar pumpen ett brett absorptionsband centrerat vid 915 nm, eller ett smalare absorptionsband nära 976 nm. När pumpvåglängden närmar sig fiberlaserns laservåglängd minskas det så kallade kvantunderskottet, vilket maximerar effektiviteten och minimerar mängden spillvärme som behöver avledas.

Fiberlasraroch diodpumpade fasta tillståndslasrar förlitar sig båda på ökningen av ljusstyrkan hosdiodlaserGenerellt sett, i takt med att ljusstyrkan hos diodlasrar fortsätter att förbättras, ökar även effekten hos de lasrar de pumpar. Ljusstyrkeförbättringen hos halvledarlasrar tenderar att främja en effektivare ljusstyrkeomvandling.

Som vi förväntar oss kommer spatial och spektral ljusstyrka att vara nödvändig för framtida system som möjliggör pumpning med låg kvantbrist för smala absorptionsegenskaper i fasta tillståndslasrar, såväl som återanvändningssystem med tät våglängd för direkta halvledarlaserapplikationer.

Figur 2: Ökad ljusstyrka hos högeffektslamporhalvledarlasrargör det möjligt att utöka applikationer

Marknad och tillämpning

Framsteg inom högeffektshalvledarlasrar har möjliggjort många viktiga tillämpningar. Eftersom kostnaden per ljusstyrkewatt för högeffektshalvledarlasrar har minskat exponentiellt, ersätter dessa lasrar både gamla tekniker och möjliggör nya produktkategorier.

Med kostnader och prestanda som förbättras mer än tiofaldigt varje decennium har högeffekts halvledarlasrar omvälvt 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 under nästa decennium (se figur 2).

När Hall demonstrerade halvledarlasrar för mer än 50 år sedan inledde han en teknologisk revolution. Precis som Moores lag kunde ingen ha förutsett de briljanta prestationer som högeffektshalvledarlasrar hade lett till, vilka 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 teknologier och kommer att ytterligare förändra hur saker tillverkas. Ännu viktigare för ekonomisk tillväxt är att högeffektshalvledarlasrar också kommer att förändra vad som kan tillverkas.