Overzicht van hoog vermogenhalfgeleiderlaserontwikkeling deel twee
Vezellaser.
Fiberlasers bieden een kosteneffectieve manier om de helderheid van hoogvermogen halfgeleiderlasers te converteren. Hoewel golflengtemultiplexingoptica halfgeleiderlasers met een relatief lage helderheid kan omzetten in helderdere, gaat dit ten koste van een grotere spectrale breedte en fotomechanische complexiteit. Fiberlasers hebben zich bewezen als bijzonder effectief in helderheidsconversie.
Dubbelwandige vezels, geïntroduceerd in de jaren negentig, met een single-mode kern omgeven door multi-mode mantel, kunnen effectief multi-mode halfgeleiderpomplasers met een hoger vermogen en lagere kosten in de vezel introduceren, wat een economischere manier creëert om hoogvermogen halfgeleiderlasers om te zetten in helderdere lichtbronnen. Voor ytterbiumgedoteerde (Yb) vezels exciteert de pomp een brede absorptieband rond 915 nm, of een smallere absorptieband rond 976 nm. Naarmate de pompgolflengte de lasergolflengte van de fiberlaser nadert, neemt het zogenaamde kwantumdeficiënt af, waardoor de efficiëntie wordt gemaximaliseerd en de hoeveelheid restwarmte die moet worden afgevoerd, wordt geminimaliseerd.
Vezellasersen diode-gepompte vaste-toestandlasers vertrouwen beide op de toename van de helderheid van dediodelaserOver het algemeen geldt dat naarmate de helderheid van diodelasers blijft toenemen, ook het vermogen van de lasers die ze pompen toeneemt. De verbetering van de helderheid van halfgeleiderlasers bevordert doorgaans een efficiëntere helderheidsconversie.
Wij verwachten dat ruimtelijke en spectrale helderheid noodzakelijk zullen zijn voor toekomstige systemen die pompen met een laag kwantumdeficiet mogelijk maken voor smalle absorptiekenmerken in vastestoflasers, evenals hergebruikschema's voor dichte golflengten voor directe toepassingen in halfgeleiderlasers.
Figuur 2: Verhoogde helderheid van hoogvermogenhalfgeleiderlasersmaakt uitbreiding van applicaties mogelijk
Markt en toepassing
Vooruitgang in hoogvermogen halfgeleiderlasers heeft veel belangrijke toepassingen mogelijk gemaakt. Doordat de kosten per watt helderheid van hoogvermogen halfgeleiderlasers exponentieel zijn verlaagd, vervangen deze lasers oude technologieën en maken ze nieuwe productcategorieën mogelijk.
Nu de kosten en prestaties elk decennium meer dan vertienvoudigen, hebben hoogvermogen halfgeleiderlasers de markt op onverwachte manieren verstoord. Hoewel het moeilijk is om toekomstige toepassingen nauwkeurig te voorspellen, is het ook leerzaam om terug te blikken op de afgelopen drie decennia om de mogelijkheden voor het volgende decennium te visualiseren (zie figuur 2).
Toen Hall meer dan 50 jaar geleden halfgeleiderlasers demonstreerde, ontketende hij een technologische revolutie. Net als de Wet van Moore had niemand de briljante prestaties van krachtige halfgeleiderlasers kunnen voorspellen die volgden op een reeks uiteenlopende innovaties.
De toekomst van halfgeleiderlasers
Er zijn geen fundamentele natuurwetten die deze verbeteringen bepalen, maar voortdurende technologische vooruitgang zal deze exponentiële ontwikkeling waarschijnlijk in volle glorie voortzetten. Halfgeleiderlasers zullen traditionele technologieën blijven vervangen en de manier waarop dingen worden geproduceerd verder veranderen. Belangrijker nog voor de economische groei is dat hoogvermogen halfgeleiderlasers ook zullen veranderen wat er kan worden gemaakt.
Plaatsingstijd: 07-11-2023