Tổng quan về công suất caolaser bán dẫnphần phát triển thứ hai
Laser sợi quang.
Laser sợi quang cung cấp một giải pháp tiết kiệm chi phí để chuyển đổi độ sáng của laser bán dẫn công suất cao. Mặc dù quang học ghép kênh bước sóng có thể chuyển đổi laser bán dẫn có độ sáng tương đối thấp thành laser sáng hơn, nhưng điều này lại làm tăng độ rộng phổ và độ phức tạp quang cơ. Laser sợi quang đã được chứng minh là đặc biệt hiệu quả trong việc chuyển đổi độ sáng.
Các sợi quang hai lớp vỏ, được giới thiệu vào những năm 1990, sử dụng lõi đơn mode được bao quanh bởi lớp vỏ đa mode, có thể đưa hiệu quả các laser bơm bán dẫn đa mode công suất cao hơn, chi phí thấp hơn vào sợi quang, tạo ra một cách kinh tế hơn để chuyển đổi các laser bán dẫn công suất cao thành các nguồn sáng mạnh hơn. Đối với sợi quang pha tạp ytterbium (Yb), tia bơm kích thích một dải hấp thụ rộng tập trung ở 915nm, hoặc một dải hấp thụ hẹp hơn gần 976nm. Khi bước sóng bơm tiến gần đến bước sóng phát xạ của laser sợi quang, cái gọi là sự thiếu hụt lượng tử sẽ giảm, tối đa hóa hiệu suất và giảm thiểu lượng nhiệt thải cần được tản ra.
Laser sợi quangCả laser trạng thái rắn bơm bằng diode và laser trạng thái rắn đều dựa vào sự tăng độ sáng của...laser điốtNhìn chung, khi độ sáng của laser diode tiếp tục được cải thiện, công suất của các laser mà chúng bơm cũng tăng lên. Việc cải thiện độ sáng của laser bán dẫn có xu hướng thúc đẩy quá trình chuyển đổi độ sáng hiệu quả hơn.
Như chúng ta dự đoán, độ sáng không gian và quang phổ sẽ cần thiết cho các hệ thống trong tương lai, cho phép bơm thiếu hụt lượng tử thấp để tạo ra các đặc điểm hấp thụ hẹp trong laser trạng thái rắn, cũng như các sơ đồ tái sử dụng bước sóng dày đặc cho các ứng dụng laser bán dẫn trực tiếp.
Hình 2: Độ sáng tăng lên của thiết bị công suất caolaser bán dẫncho phép mở rộng các ứng dụng
Thị trường và ứng dụng
Những tiến bộ trong công nghệ laser bán dẫn công suất cao đã mở ra nhiều ứng dụng quan trọng. Do chi phí trên mỗi watt độ sáng của laser bán dẫn công suất cao đã giảm đáng kể, nên các loại laser này vừa thay thế các công nghệ cũ vừa tạo ra các danh mục sản phẩm mới.
Với chi phí và hiệu năng được cải thiện hơn 10 lần mỗi thập kỷ, laser bán dẫn công suất cao đã làm thay đổi thị trường theo những cách không ngờ tới. Mặc dù khó có thể dự đoán chính xác các ứng dụng trong tương lai, nhưng việc nhìn lại ba thập kỷ qua cũng giúp ta hình dung những khả năng của thập kỷ tới (xem Hình 2).
Khi Hall trình diễn laser bán dẫn hơn 50 năm trước, ông đã khởi xướng 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 hàng loạt các 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 khả năng duy trì sự phát triển vượt bậc này. 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 bài: 07/11/2023