Tổng quan về phát triển laser bán dẫn bán công suất cao Phần hai

Tổng quan về sức mạnh caoLaser bán dẫnPhát triển Phần hai

Laser sợi.
Laser sợi cung cấp một cách hiệu quả về 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 độ sáng tương đối thấp thành các chất sáng hơn, nhưng điều này có chi phí tăng độ rộng quang phổ và độ phức tạp của cơ học. Laser sợi đã được chứng minh là đặc biệt hiệu quả trong chuyển đổi độ sáng.

Các sợi bọc kép được giới thiệu vào những năm 1990, sử dụng lõi một chế độ được bao quanh bởi lớp phủ đa chế độ, có thể giới thiệu hiệu quả các laser bơm bán dẫn đa chế độ cao hơn, chi phí thấp hơn thành sợi, tạo ra một cách kinh tế hơn để chuyển đổi laser bán dẫn công suất cao thành các nguồn sáng hơn. Đối với các sợi pha tạp ytterbium (YB), máy bơm kích thích dải hấp thụ rộng tập trung ở 915nm hoặc dải hấp thụ hẹp hơn gần 976nm. Khi bước sóng bơm tiếp cận bước sóng lasing của laser sợi, cái gọi là thâm hụt lượng tử bị giảm, tối đa hóa hiệu quả và giảm thiểu lượng nhiệt chất thải cần được tiêu tán.

Laser sợivà các laser trạng thái rắn được bơm diode đều dựa vào sự gia tăng độ sáng củaLaser diode. Nói chung, khi độ sáng của laser diode tiếp tục cải thiện, sức mạnh của các laser mà chúng bơm cũng tăng. Sự cải thiện độ sáng của laser bán dẫn có xu hướng thúc đẩy chuyển đổi độ sáng hiệu quả hơn.

Như chúng tôi mong đợi, độ sáng không gian và quang phổ sẽ là cần thiết cho các hệ thống trong tương lai sẽ cho phép bơm thâm hụt lượng tử thấp cho các tính năng 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: Tăng độ sáng của công suất caoLaser bán dẫncho phép các ứng dụng được mở rộng

Thị trường và ứng dụng

Những tiến bộ trong laser bán dẫn công suất cao đã thực hiện nhiều ứng dụng quan trọng có thể. Do chi phí cho mỗi độ sáng WATT của laser bán dẫn công suất cao đã giảm theo cấp số nhân, các laser này đều thay thế các công nghệ cũ và cho phép các loại sản phẩm mới.

Với chi phí và hiệu suất cải thiện hơn 10 lần mỗi thập kỷ, laser bán dẫn công suất cao đã phá vỡ thị trường theo những cách bất ngờ. Mặc dù rất khó để dự đoán các ứng dụng trong tương lai với độ chính xác, nhưng cũng hướng dẫn nhìn lại trong ba thập kỷ qua để tưởng tượng các khả năng của thập kỷ tới (xem Hình 2).

Khi Hall chứng minh laser bán dẫn hơn 50 năm trước, ông đã phát động một cuộc cách mạng công nghệ. Giống như luật của Moore, không ai có thể dự đoán những thành tựu xuất sắc của các laser bán dẫn năng lượng cao tiếp theo với nhiều sự đổi mới khác nhau.

Tương lai của laser bán dẫn
Không có định luật cơ bản của vật lý chi phối những cải tiến này, nhưng tiến bộ công nghệ tiếp tục có khả năng duy trì sự phát triển theo cấp số nhân này trong sự huy hoàng. Laser bán dẫn sẽ tiếp tục thay thế các công nghệ truyền thống và sẽ thay đổi hơn nữa cách tạo ra mọi thứ. Quan trọng hơn đối với tăng trưởng kinh tế, laser bán dẫn công suất cao cũng sẽ thay đổi những gì có thể được thực hiện.