Oversigt over høj effekthalvlederlaserudvikling del to
Fiberlaser.
Fiberlasere er en omkostningseffektiv måde at konvertere lysstyrken fra højtydende halvlederlasere. Selvom bølgelængdemultipleksoptik kan konvertere halvlederlasere med relativt lav lysstyrke til lysere lasere, sker dette på bekostning af øget spektralbredde og fotomekanisk kompleksitet. Fiberlasere har vist sig at være særligt effektive til lysstyrkekonvertering.
Dobbeltbeklædte fibre, der blev introduceret i 1990'erne og bruger en single-mode kerne omgivet af multi-mode beklædning, kan effektivt introducere multi-mode halvlederpumpelasere med højere effekt og lavere omkostninger i fiberen, hvilket skaber en mere økonomisk måde at konvertere højtydende halvlederlasere til lysere lyskilder. For ytterbiumdopede (Yb) fibre exciterer pumpen et bredt absorptionsbånd centreret ved 915 nm eller et smallere absorptionsbånd nær 976 nm. Når pumpebølgelængden nærmer sig fiberlaserens laserbølgelængde, reduceres det såkaldte kvanteunderskud, hvilket maksimerer effektiviteten og minimerer mængden af spildvarme, der skal afgives.
Fiberlasereog diodepumpede faststoflasere er begge afhængige af stigningen i lysstyrken afdiodelaserGenerelt set, i takt med at lysstyrken af diodelasere fortsætter med at forbedres, øges også effekten af de lasere, de pumper. Forbedringen af lysstyrken i halvlederlasere har en tendens til at fremme en mere effektiv lysstyrkekonvertering.
Som vi forventer, vil rumlig og spektral lysstyrke være nødvendig for fremtidige systemer, der vil muliggøre pumpning med lav kvanteunderskud til smalle absorptionsfunktioner i faststoflasere, samt genbrugsordninger med tætte bølgelængder til direkte halvlederlaserapplikationer.
Figur 2: Øget lysstyrke for højtydendehalvlederlaseretillader udvidelse af applikationer
Marked og anvendelse
Fremskridt inden for højtydende halvlederlasere har muliggjort mange vigtige anvendelser. Da omkostningerne pr. lysstyrkewatt for højtydende halvlederlasere er blevet reduceret eksponentielt, erstatter disse lasere både gamle teknologier og muliggør nye produktkategorier.
Med mere end 10-dobbelte forbedringer i omkostninger og ydeevne hvert årti har højtydende halvlederlasere forstyrret markedet på uventede måder. Selvom det er vanskeligt at forudsige fremtidige anvendelser med præcision, er det også lærerigt at se tilbage på de sidste tre årtier for at forestille sig mulighederne i det næste årti (se figur 2).
Da Hall demonstrerede halvlederlasere for mere end 50 år siden, lancerede han en teknologisk revolution. Ligesom Moores lov kunne ingen have forudset de strålende resultater af højtydende halvlederlasere, der fulgte med en række forskellige innovationer.
Fremtiden for halvlederlasere
Der er ingen grundlæggende fysiklove, der styrer disse forbedringer, men fortsatte teknologiske fremskridt vil sandsynligvis opretholde denne eksponentielle udvikling i pragt. Halvlederlasere vil fortsat erstatte traditionelle teknologier og vil yderligere ændre den måde, ting fremstilles på. Endnu vigtigere for økonomisk vækst vil højtydende halvlederlasere også ændre, hvad der kan fremstilles.
Opslagstidspunkt: 7. november 2023