Panoramica dell'alta potenzalaser a semiconduttoresviluppo parte due
Laser a fibra.
I laser a fibra offrono un modo conveniente per convertire la luminosità dei laser a semiconduttore ad alta potenza. Sebbene l'ottica di multiplexing di lunghezza d'onda possa convertire laser a semiconduttore a luminosità relativamente bassa in laser più luminosi, ciò comporta un aumento dell'ampiezza spettrale e della complessità fotomeccanica. I laser a fibra si sono dimostrati particolarmente efficaci nella conversione della luminosità.
Le fibre a doppio rivestimento, introdotte negli anni '90, che utilizzano un nucleo monomodale circondato da un rivestimento multimodale, possono efficacemente introdurre nella fibra laser a pompaggio a semiconduttore multimodale ad alta potenza e a basso costo, creando un modo più economico per convertire laser a semiconduttore ad alta potenza in sorgenti luminose più luminose. Per le fibre drogate con itterbio (Yb), il pompaggio eccita un'ampia banda di assorbimento centrata a 915 nm, o una banda di assorbimento più stretta vicina a 976 nm. Man mano che la lunghezza d'onda di pompaggio si avvicina alla lunghezza d'onda laser del laser in fibra, il cosiddetto deficit quantico si riduce, massimizzando l'efficienza e riducendo al minimo la quantità di calore di scarto da dissipare.
Laser a fibrae i laser a stato solido pompati a diodo si basano entrambi sull'aumento della luminosità dell'laser a diodoIn generale, con il continuo miglioramento della luminosità dei laser a diodi, aumenta anche la potenza dei laser che pompano. Il miglioramento della luminosità dei laser a semiconduttore tende a promuovere una conversione della luminosità più efficiente.
Come previsto, la luminosità spaziale e spettrale sarà necessaria per i sistemi futuri che consentiranno un pompaggio a basso deficit quantico per caratteristiche di assorbimento ristrette nei laser a stato solido, nonché schemi di riutilizzo di lunghezze d'onda dense per applicazioni dirette di laser a semiconduttore.
Figura 2: Aumento della luminosità ad alta potenzalaser a semiconduttoreconsente di espandere le applicazioni
Mercato e applicazione
I progressi nei laser a semiconduttore ad alta potenza hanno reso possibili numerose importanti applicazioni. Poiché il costo per watt di luminosità dei laser a semiconduttore ad alta potenza è stato ridotto esponenzialmente, questi laser sostituiscono le vecchie tecnologie e consentono lo sviluppo di nuove categorie di prodotti.
Con costi e prestazioni che migliorano di oltre 10 volte ogni decennio, i laser a semiconduttore ad alta potenza hanno rivoluzionato il mercato in modi inaspettati. Sebbene sia difficile prevedere con precisione le applicazioni future, è altrettanto istruttivo guardare indietro agli ultimi trent'anni per immaginare le possibilità del prossimo decennio (vedi Figura 2).
Quando Hall presentò i laser a semiconduttore più di 50 anni fa, diede il via a una rivoluzione tecnologica. Come la Legge di Moore, nessuno avrebbe potuto prevedere i brillanti risultati dei laser a semiconduttore ad alta potenza, che seguirono con una varietà di innovazioni diverse.
Il futuro dei laser a semiconduttore
Non esistono leggi fisiche fondamentali che governino questi miglioramenti, ma è probabile che il continuo progresso tecnologico sostenga questo sviluppo esponenziale in tutta la sua magnificenza. I laser a semiconduttore continueranno a sostituire le tecnologie tradizionali e cambieranno ulteriormente il modo in cui vengono prodotte le cose. Ancora più importante per la crescita economica, i laser a semiconduttore ad alta potenza cambieranno anche ciò che può essere prodotto.
Data di pubblicazione: 07-11-2023