Überblick über die Entwicklung von Hochleistungshalbleiterlasern, Teil zwei

Übersicht über hohe LeistungHalbleiterlaserEntwicklung Teil zwei

Faserlaser.
Faserlaser bieten eine kostengünstige Möglichkeit, die Helligkeit von Hochleistungs-Halbleiterlasern umzuwandeln. Obwohl Wellenlängenmultiplexoptiken Halbleiterlaser mit relativ geringer Helligkeit in hellere umwandeln können, geht dies auf Kosten einer größeren spektralen Breite und fotomechanischen Komplexität. Als besonders effektiv bei der Helligkeitsumwandlung haben sich Faserlaser erwiesen.

In den 1990er Jahren eingeführte Doppelmantelfasern mit einem Singlemode-Kern, der von einer Multimode-Umhüllung umgeben ist, können effektiv leistungsfähigere und kostengünstigere Multimode-Halbleiterpumplaser in die Faser einführen und so eine wirtschaftlichere Möglichkeit zur Umwandlung von Hochleistungs-Halbleiterlasern schaffen in hellere Lichtquellen. Bei mit Ytterbium dotierten (Yb) Fasern regt die Pumpe eine breite Absorptionsbande mit der Mitte bei 915 nm oder eine schmalere Absorptionsbande bei 976 nm an. Wenn sich die Pumpwellenlänge der Laserwellenlänge des Faserlasers nähert, verringert sich das sogenannte Quantendefizit, wodurch die Effizienz maximiert und die Menge an Abwärme, die abgeführt werden muss, minimiert wird.

Faserlaserund diodengepumpte Festkörperlaser beruhen beide auf der Erhöhung der Helligkeit desDiodenlaser. Im Allgemeinen steigt mit zunehmender Helligkeit von Diodenlasern auch die Leistung der von ihnen gepumpten Laser. Die Verbesserung der Helligkeit von Halbleiterlasern führt tendenziell zu einer effizienteren Helligkeitsumwandlung.

Wie wir erwarten, werden räumliche und spektrale Helligkeit für zukünftige Systeme erforderlich sein, die ein Pumpen mit geringem Quantendefizit für schmale Absorptionsmerkmale in Festkörperlasern sowie Systeme zur Wiederverwendung dichter Wellenlängen für direkte Halbleiterlaseranwendungen ermöglichen.

Abbildung 2: Erhöhte Helligkeit bei hoher LeistungHalbleiterlaserermöglicht die Erweiterung von Anwendungen

Markt und Anwendung

Fortschritte bei Hochleistungs-Halbleiterlasern haben viele wichtige Anwendungen ermöglicht. Da die Kosten pro Watt Helligkeit von Hochleistungs-Halbleiterlasern exponentiell gesenkt wurden, ersetzen diese Laser sowohl alte Technologien als auch neue Produktkategorien.

Da sich Kosten und Leistung jedes Jahrzehnt um mehr als das Zehnfache verbessern, haben Hochleistungs-Halbleiterlaser den Markt auf unerwartete Weise revolutioniert. Während es schwierig ist, zukünftige Anwendungen präzise vorherzusagen, ist es dennoch aufschlussreich, auf die letzten drei Jahrzehnte zurückzublicken, um sich die Möglichkeiten des nächsten Jahrzehnts vorzustellen (siehe Abbildung 2).

Als Hall vor mehr als 50 Jahren Halbleiterlaser vorführte, löste er eine technologische Revolution aus. Wie Moores Gesetz hätte niemand die brillanten Errungenschaften von Hochleistungs-Halbleiterlasern vorhersagen können, die mit einer Vielzahl unterschiedlicher Innovationen einhergingen.

Die Zukunft der Halbleiterlaser
Es gibt keine grundlegenden Gesetze der Physik, die diese Verbesserungen regeln, aber der anhaltende technologische Fortschritt wird diese exponentielle Entwicklung wahrscheinlich in prächtiger Form aufrechterhalten. Halbleiterlaser werden weiterhin traditionelle Technologien ersetzen und die Art und Weise, wie Dinge hergestellt werden, weiter verändern. Noch wichtiger für das Wirtschaftswachstum ist, dass Hochleistungs-Halbleiterlaser auch die Herstellungsmöglichkeiten verändern werden.