مروری بر توسعه لیزر نیمه هادی با توان بالا قسمت دوم

مروری بر قدرت بالالیزر نیمه هادیتوسعه بخش دوم

لیزر فیبر.
لیزرهای فیبر روشی مقرون به صرفه برای تبدیل روشنایی لیزرهای نیمه هادی با توان بالا ارائه می کنند. اگرچه اپتیک های مالتی پلکس کننده طول موج می توانند لیزرهای نیمه هادی با روشنایی نسبتاً کم را به لیزرهای روشن تر تبدیل کنند، این به قیمت افزایش عرض طیفی و پیچیدگی فوتومکانیکی است. ثابت شده است که لیزرهای فیبر به ویژه در تبدیل روشنایی موثر هستند.

فیبرهای دولایه که در دهه 1990 معرفی شدند، با استفاده از یک هسته تک حالته احاطه شده توسط روکش چند حالته، می توانند به طور موثر لیزرهای پمپ نیمه هادی چند حالته با قدرت بالاتر و کم هزینه را به فیبر وارد کنند و روش اقتصادی تری برای تبدیل لیزرهای نیمه هادی پرقدرت ایجاد کنند. به منابع نوری روشن تر برای الیاف دوپ شده با ایتربیوم (Yb)، پمپ یک باند جذب گسترده با محوریت 915 نانومتر یا یک نوار جذب باریک تر نزدیک به 976 نانومتر را تحریک می کند. همانطور که طول موج پمپاژ به طول موج لیزر فیبر نزدیک می شود، به اصطلاح کمبود کوانتومی کاهش می یابد و کارایی را به حداکثر می رساند و مقدار گرمای اتلاف را که باید دفع شود به حداقل می رساند.

لیزرهای فیبرو لیزرهای حالت جامد پمپ شده با دیود هر دو بر افزایش روشنایی تکیه دارندلیزر دایود. به طور کلی، با ادامه بهبود روشنایی لیزرهای دایود، قدرت لیزرهایی که آنها پمپ می کنند نیز افزایش می یابد. بهبود روشنایی لیزرهای نیمه هادی باعث افزایش کارآمد تبدیل روشنایی می شود.

همانطور که انتظار داریم، روشنایی فضایی و طیفی برای سیستم‌های آینده که پمپاژ کم کوانتومی را برای ویژگی‌های جذب باریک در لیزرهای حالت جامد، و همچنین طرح‌های استفاده مجدد از طول موج متراکم برای کاربردهای لیزر نیمه‌رسانای مستقیم، ممکن می‌سازد، ضروری خواهد بود.

شکل 2: افزایش روشنایی با قدرت بالالیزرهای نیمه هادیاجازه می دهد تا برنامه های کاربردی گسترش یابد

بازار و کاربرد

پیشرفت در لیزرهای نیمه هادی پرقدرت، کاربردهای مهم بسیاری را ممکن ساخته است. از آنجایی که هزینه هر وات روشنایی لیزرهای نیمه هادی پرقدرت به صورت تصاعدی کاهش یافته است، این لیزرها هم جایگزین فناوری های قدیمی می شوند و هم دسته بندی محصولات جدید را فعال می کنند.

با بهبود هزینه و عملکرد بیش از 10 برابر در هر دهه، لیزرهای نیمه هادی پرقدرت به روش های غیرمنتظره ای بازار را مختل کرده اند. در حالی که پیش‌بینی دقیق کاربردهای آینده دشوار است، نگاه کردن به سه دهه گذشته برای تصور احتمالات دهه آینده نیز آموزنده است (شکل 2 را ببینید).

زمانی که هال بیش از 50 سال پیش لیزرهای نیمه هادی را به نمایش گذاشت، یک انقلاب تکنولوژیکی به راه انداخت. مانند قانون مور، هیچ کس نمی توانست دستاوردهای درخشان لیزرهای نیمه هادی پرقدرت را که با انواع نوآوری های مختلف دنبال می شود، پیش بینی کند.

آینده لیزرهای نیمه هادی
هیچ قانون اساسی فیزیک وجود ندارد که بر این پیشرفت‌ها حاکم باشد، اما پیشرفت تکنولوژیکی مستمر احتمالاً این پیشرفت نمایی را با شکوه حفظ می‌کند. لیزرهای نیمه هادی جایگزین فناوری های سنتی خواهند شد و روش ساخت اشیا را بیشتر تغییر خواهند داد. مهمتر از آن برای رشد اقتصادی، لیزرهای نیمه هادی پرقدرت نیز آنچه را که می توان ساخت تغییر می دهد.