Přehled vysokého výkonupolovodičový laservývoj, druhá část
Vláknový laser.
Vláknové lasery poskytují cenově efektivní způsob přeměny jasu vysoce výkonných polovodičových laserů. Ačkoli optika s multiplexováním vlnových délek dokáže převést polovodičové lasery s relativně nízkým jasem na jasnější, je to za cenu větší spektrální šířky a fotomechanické složitosti. Vláknové lasery se ukázaly jako obzvláště účinné při přeměně jasu.
Dvojitě plášťovaná vlákna, zavedená v 90. letech 20. století s jednomódovým jádrem obklopeným multimódovým pláštěm, mohou efektivně zavádět do vlákna výkonnější a levnější multimódové polovodičové budicí lasery, což vytváří ekonomičtější způsob přeměny vysoce výkonných polovodičových laserů na jasnější zdroje světla. U vláken dopovaných ytterbiem (Yb) budicí laser excituje široké absorpční pásmo se středem u 915 nm nebo užší absorpční pásmo poblíž 976 nm. Jak se budicí vlnová délka blíží vlnové délce laserového záření vláknového laseru, snižuje se tzv. kvantový deficit, čímž se maximalizuje účinnost a minimalizuje množství odpadního tepla, které je třeba rozptýlit.
Vláknové laserya diodově buzené lasery v pevné fázi se spoléhají na zvýšení jasudiodový laserObecně platí, že s rostoucím jasem diodových laserů se zvyšuje i výkon laserů, které čerpají. Zlepšení jasu polovodičových laserů má tendenci podporovat efektivnější přeměnu jasu.
Jak očekáváme, prostorová a spektrální jasnost bude nezbytná pro budoucí systémy, které umožní nízké kvantové deficitní čerpání pro úzké absorpční charakteristiky v pevnolátkových laserech, stejně jako schémata opětovného využití vlnových délek s vysokou hustotou pro přímé aplikace polovodičových laserů.
Obrázek 2: Zvýšený jas vysoce výkonnýchpolovodičové laseryumožňuje rozšiřování aplikací
Trh a aplikace
Pokroky ve vývoji vysoce výkonných polovodičových laserů umožnily mnoho důležitých aplikací. Vzhledem k tomu, že náklady na watt jasu u vysoce výkonných polovodičových laserů exponenciálně klesaly, tyto lasery nahrazují staré technologie a umožňují vznik nových kategorií produktů.
Vzhledem k tomu, že se náklady a výkon každé desetiletí zlepšují více než desetinásobně, vysoce výkonné polovodičové lasery narušily trh nečekaným způsobem. I když je obtížné přesně předvídat budoucí aplikace, je také poučné ohlédnout se za uplynulými třemi desetiletími a představit si možnosti desetiletí příštího (viz obrázek 2).
Když Hall před více než 50 lety demonstroval polovodičové lasery, zahájil technologickou revoluci. Stejně jako v případě Moorova zákona nikdo nemohl předvídat brilantní úspěchy vysoce výkonných polovodičových laserů, které následovaly s řadou různých inovací.
Budoucnost polovodičových laserů
Neexistují žádné základní fyzikální zákony, které by tato vylepšení ovládaly, ale pokračující technologický pokrok pravděpodobně tento exponenciální rozvoj udrží v plné síle. Polovodičové lasery budou i nadále nahrazovat tradiční technologie a dále mění způsob výroby věcí. A co je důležitější pro hospodářský růst, vysoce výkonné polovodičové lasery také změní to, co lze vyrobit.
Čas zveřejnění: 7. listopadu 2023