Panoramica dello sviluppo di laser a semiconduttore ad alta potenza, seconda parte

Panoramica sull'alta potenzalaser a semiconduttoresviluppo parte seconda

Laser a fibra.
I laser a fibra forniscono un modo economico per convertire la luminosità dei laser a semiconduttore ad alta potenza. Sebbene le ottiche di multiplexing della lunghezza d'onda possano convertire laser a semiconduttore a luminosità relativamente bassa in laser più luminosi, ciò avviene a scapito di una maggiore ampiezza spettrale e di complessità fotomeccanica. I laser a fibra si sono rivelati particolarmente efficaci nella conversione della luminosità.

Le fibre a doppio rivestimento introdotte negli anni '90, utilizzando un nucleo monomodale circondato da un rivestimento multimodale, possono effettivamente introdurre laser a pompa a semiconduttore multimodale ad alta potenza e a basso costo nella fibra, creando un modo più economico per convertire i laser a semiconduttore ad alta potenza in fonti di luce più luminose. Per le fibre drogate con itterbio (Yb), la pompa eccita un'ampia banda di assorbimento centrata a 915 nm, o una banda di assorbimento più stretta vicino a 976 nm. Quando la lunghezza d’onda di pompaggio si avvicina alla lunghezza d’onda del laser a fibra, il cosiddetto deficit quantico viene ridotto, massimizzando l’efficienza e minimizzando la quantità di calore di scarto che deve essere dissipato.

Laser a fibrae i laser a stato solido pompati a diodi si basano entrambi sull'aumento della luminosità dellaser a diodi. In generale, man mano che la luminosità dei laser a diodi continua a migliorare, 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 il pompaggio di un basso deficit quantico per caratteristiche di assorbimento ristretto nei laser a stato solido, nonché schemi di riutilizzo di lunghezze d’onda dense per applicazioni laser dirette a semiconduttore.

Figura 2: Maggiore luminosità dell'alta potenzalaser a semiconduttoreconsente di espandere le applicazioni

Mercato e applicazione

I progressi nei laser a semiconduttore ad alta potenza hanno reso possibili molte importanti applicazioni. Poiché il costo per watt di luminosità dei laser a semiconduttore ad alta potenza è stato ridotto in modo esponenziale, questi laser sostituiscono le vecchie tecnologie e consentono 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 anche istruttivo guardare indietro agli ultimi tre decenni per immaginare le possibilità del prossimo decennio (vedere Figura 2).

Quando Hall dimostrò i laser a semiconduttore più di 50 anni fa, lanciò 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 governano questi miglioramenti, ma è probabile che il continuo progresso tecnologico sostenga questo splendore esponenziale. I laser a semiconduttore continueranno a sostituire le tecnologie tradizionali e cambieranno ulteriormente il modo in cui le cose vengono realizzate. Ancora più importante per la crescita economica, i laser a semiconduttore ad alta potenza cambieranno anche ciò che può essere prodotto.