Tổng quan về công suất caolaser bán dẫnphát triển phần hai
Laser sợi quang.
Laser sợi quang cung cấp một cách 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 của cơ học quang. 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 chế độ được bao quanh bởi lớp phủ đa chế độ, có thể đưa laser bơm bán dẫn đa chế độ công suất cao hơn, chi phí thấp hơn vào sợi quang, tạo ra một cách 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 tập trung tại 915nm hoặc một dải hấp thụ hẹp hơn gần 976nm. Khi bước sóng bơm tiếp cận 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 phải tiêu tán.
Laser sợi quangvà laser trạng thái rắn được bơm bằng diode đều dựa vào sự gia tăng độ sáng củalaser diode. Nhìn chung, khi độ sáng của laser diode tiếp tục được cải thiện, công suất của laser mà chúng bơm cũng tăng lên. Sự cải thiện độ sáng của laser bán dẫn 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 trạng thái rắn, cũng như các chương trình 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 tạo ra nhiều ứng dụng quan trọng. Vì chi phí cho mỗi watt độ sáng của laser bán dẫn công suất cao đã giảm theo cấp số nhân, nên các loại laser này vừa thay thế các công nghệ cũ vừa cho phép tạo ra các danh mục sản phẩm mới.
Với chi phí và hiệu suất cải thiện hơn 10 lần mỗi thập kỷ, laser bán dẫn công suất cao đã làm gián đoạn thị trường theo những cách không ngờ tới. Mặc dù khó có thể dự đoán chính xác các ứng dụng trong tương lai, nhưng cũng rất bổ ích khi nhìn lại ba thập kỷ qua để hình dung về khả năng của thập kỷ tiếp theo (xem Hình 2).
Khi Hall trình diễn laser bán dẫn cách đây hơn 50 năm, 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 với nhiều 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 tiến bộ công nghệ liên tục có thể 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 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 sản xuất.
Thời gian đăng: 07-11-2023