Overzicht van hoog vermogenhalfgeleider laserontwikkeling deel twee
Vezellaser.
Vezellasers bieden een kosteneffectieve manier om de helderheid van halfgeleiderlasers met hoog vermogen om te zetten. Hoewel golflengtemultiplexoptica halfgeleiderlasers met een relatief lage helderheid kunnen omzetten in helderdere lasers, gaat dit ten koste van een grotere spectrale breedte en fotomechanische complexiteit. Vezellasers zijn bijzonder effectief gebleken bij het omzetten van helderheid.
Dubbel beklede vezels die in de jaren negentig zijn geïntroduceerd en gebruik maken van een single-mode kern omgeven door multimode bekleding, kunnen effectief krachtigere, goedkopere multimode halfgeleiderpomplasers in de vezel introduceren, waardoor een meer economische manier ontstaat om halfgeleiderlasers met hoog vermogen om te zetten naar helderdere lichtbronnen. Voor met ytterbium gedoteerde (Yb) vezels wekt de pomp een brede absorptieband op, gecentreerd op 915 nm, of een smallere absorptieband nabij 976 nm. Naarmate de pompgolflengte de lasergolflengte van de fiberlaser nadert, wordt het zogenaamde kwantumtekort verminderd, waardoor de efficiëntie wordt gemaximaliseerd en de hoeveelheid afvalwarmte die moet worden afgevoerd tot een minimum wordt beperkt.
Vezellasersen diodegepompte vastestoflasers zijn beide afhankelijk van de toename in helderheid van de laserdiodelaser. Naarmate de helderheid van diodelasers blijft verbeteren, neemt over het algemeen ook het vermogen van de lasers die ze pompen toe. De helderheidsverbetering van halfgeleiderlasers heeft de neiging een efficiëntere helderheidsconversie te bevorderen.
Zoals we verwachten zal ruimtelijke en spectrale helderheid nodig zijn voor toekomstige systemen die pompen met een laag kwantumtekort mogelijk zullen maken voor smalle absorptiekenmerken in vastestoflasers, evenals schema's voor hergebruik van dichte golflengten voor directe halfgeleiderlasertoepassingen.
Figuur 2: Verhoogde helderheid bij hoog vermogenhalfgeleider lasersmaakt het mogelijk toepassingen uit te breiden
Markt en toepassing
Vooruitgang op het gebied van halfgeleiderlasers met hoog vermogen heeft veel belangrijke toepassingen mogelijk gemaakt. Omdat de kosten per helderheidswatt van halfgeleiderlasers met hoog vermogen exponentieel zijn verlaagd, vervangen deze lasers zowel oude technologieën als nieuwe productcategorieën.
Nu de kosten en prestaties elk decennium meer dan tienvoudig verbeteren, hebben krachtige halfgeleiderlasers de markt op onverwachte manieren ontwricht. Hoewel het moeilijk is om toekomstige toepassingen met precisie te voorspellen, is het ook leerzaam om terug te kijken op de afgelopen dertig jaar en je de mogelijkheden van het volgende decennium voor te stellen (zie figuur 2).
Toen Hall meer dan vijftig jaar geleden halfgeleiderlasers demonstreerde, lanceerde hij een technologische revolutie. Net als de wet van Moore had niemand de briljante prestaties kunnen voorspellen van krachtige halfgeleiderlasers die volgden met een verscheidenheid aan verschillende innovaties.
De toekomst van halfgeleiderlasers
Er zijn geen fundamentele natuurwetten die deze verbeteringen beheersen, maar de voortdurende technologische vooruitgang zal deze exponentiële ontwikkeling waarschijnlijk in pracht en praal ondersteunen. Halfgeleiderlasers zullen traditionele technologieën blijven vervangen en zullen de manier waarop dingen worden gemaakt verder veranderen. Belangrijker voor de economische groei is dat krachtige halfgeleiderlasers ook zullen veranderen wat er gemaakt kan worden.
Posttijd: 07-nov-2023