Tổng quan về công suất caolaser bán dẫnphát triển phần hai
Laser sợi quang.
Laser sợi quang là một giải pháp tiết kiệm chi phí để chuyển đổi độ sáng của laser bán dẫn công suất cao. Mặc dù quang học ghép bước sóng có thể chuyển đổi laser bán dẫn có độ sáng tương đối thấp thành laser sáng hơn, nhưng điều này phải trả giá bằng độ rộng phổ tăng lên và độ phức tạp về mặt quang cơ. Laser sợi quang đã được chứng minh là đặc biệt hiệu quả trong việc chuyển đổi độ sáng.
Sợi quang hai lớp được giới thiệu vào những năm 1990, sử dụng lõi đơn mode được bao quanh bởi lớp vỏ đa mode, có thể đưa laser bơm bán dẫn đa mode công suất cao hơn, chi phí thấp hơn vào sợi quang một cách hiệu quả, tạo ra một phương pháp tiết kiệm hơn để chuyển đổi laser bán dẫn công suất cao thành nguồn sáng mạnh hơn. Đối với sợi quang pha tạp ytterbi (Yb), bơm kích thích một dải hấp thụ rộng có tâm tại 915 nm, hoặc một dải hấp thụ hẹp hơn gần 976 nm. Khi bước sóng bơm tiến gần đến bước sóng laser của laser sợi quang, cái gọi là thâm hụt lượng tử sẽ giảm xuống, tối đa hóa hiệu suất và giảm thiểu lượng nhiệt thải cần được tiêu tán.
Laser sợi quangvà laser trạng thái rắn được bơm bằng diode đều dựa vào sự gia tăng độ sáng củalaser diodeNhìn chung, khi độ sáng của laser diode tiếp tục được cải thiện, công suất laser mà chúng bơm ra cũng tăng theo. Độ sáng của laser bán dẫn được cải thiện có xu hướng thúc đẩy quá trình chuyển đổi độ sáng hiệu quả hơn.
Như chúng tôi mong đợi, độ sáng không gian và quang phổ sẽ cần thiết cho các hệ thống trong tương lai cho phép bơm thâm hụt lượng tử thấp cho các tính năng hấp thụ hẹp trong laser thể rắn, cũng như các chương trình tái sử dụng bước sóng dày đặc cho các ứng dụng laser bán dẫn trực tiếp.
Hình 2: Độ sáng tăng lên của công suất caolaser bán dẫncho phép các ứng dụng được mở rộng
Thị trường và ứng dụng
Những tiến bộ trong công nghệ laser bán dẫn công suất cao đã giúp hiện thực hóa nhiều ứng dụng quan trọng. Do chi phí trên mỗi watt độ sáng của laser bán dẫn công suất cao đã giảm đáng kể, các loại laser này vừa thay thế công nghệ cũ vừa cho phép phát triển các danh mục sản phẩm mới.
Với chi phí và hiệu suất tăng hơn 10 lần mỗi thập kỷ, laser bán dẫn công suất cao đã tạo nên những thay đổi bất ngờ trên thị trường. Mặc dù khó có thể dự đoán chính xác các ứng dụng trong tương lai, nhưng việc nhìn lại ba thập kỷ qua để hình dung về những tiềm năng của thập kỷ tiếp theo cũng rất đáng để tham khảo (xem Hình 2).
Khi Hall trình diễn laser bán dẫn hơn 50 năm trước, ông đã khởi đầu một cuộc cách mạng công nghệ. Giống như Định luật Moore, không ai có thể dự đoán được những thành tựu rực rỡ của laser bán dẫn công suất cao sau đó, cùng với vô số cải tiến khác nhau.
Tương lai của laser bán dẫn
Không có định luật vật lý cơ bản nào chi phối những cải tiến này, nhưng sự tiến bộ công nghệ liên tục có thể sẽ duy trì sự phát triển vượt bậc này một cách huy hoàng. Laser bán dẫn sẽ tiếp tục thay thế các công nghệ truyền thống và sẽ tiếp tục thay đổi cách thức sản xuất. Quan trọng hơn đối với tăng trưởng kinh tế, laser bán dẫn công suất cao cũng sẽ thay đổi những gì có thể được sản xuất.
Thời gian đăng: 07-11-2023