ภาพรวมของพลังงานสูงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์การพัฒนาภาคสอง
ไฟเบอร์เลเซอร์.
ไฟเบอร์เลเซอร์เป็นวิธีที่คุ้มต้นทุนในการแปลงความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง แม้ว่าออปติกแบบมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นสามารถแปลงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความสว่างค่อนข้างต่ำให้เป็นเลเซอร์ที่สว่างขึ้นได้ แต่ก็ต้องแลกมาด้วยความกว้างของสเปกตรัมที่เพิ่มขึ้นและความซับซ้อนของโฟโตเมคานิกส์ ไฟเบอร์เลเซอร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการแปลงความสว่าง
ไฟเบอร์หุ้มสองชั้นที่เปิดตัวในช่วงทศวรรษ 1990 โดยใช้แกนโหมดเดียวที่ล้อมรอบด้วยปลอกหุ้มหลายโหมด สามารถใส่เลเซอร์ปั๊มเซมิคอนดักเตอร์หลายโหมดที่มีกำลังสูงและต้นทุนต่ำลงในไฟเบอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นวิธีที่ประหยัดกว่าในการแปลงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงให้เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างกว่า สำหรับไฟเบอร์ที่เติมอิตเทอร์เบียม (Yb) ปั๊มจะกระตุ้นแถบการดูดกลืนกว้างที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ 915 นาโนเมตร หรือแถบการดูดกลืนแคบกว่าที่ใกล้ 976 นาโนเมตร เมื่อความยาวคลื่นของการสูบเข้าใกล้ความยาวคลื่นเลเซอร์ของไฟเบอร์เลเซอร์ สิ่งที่เรียกว่าการขาดดุลควอนตัมจะลดลง ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสุดและลดปริมาณความร้อนเสียที่ต้องกระจายให้เหลือน้อยที่สุด
ไฟเบอร์เลเซอร์และเลเซอร์โซลิดสเตตที่ปั๊มด้วยไดโอดต่างก็อาศัยการเพิ่มความสว่างของไดโอดเลเซอร์โดยทั่วไป เมื่อความสว่างของเลเซอร์ไดโอดเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง พลังงานของเลเซอร์ที่สูบขึ้นก็จะเพิ่มขึ้นด้วย การปรับปรุงความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีแนวโน้มที่จะส่งเสริมการแปลงความสว่างที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ตามที่เราคาดหวัง ความสว่างเชิงพื้นที่และเชิงสเปกตรัมจะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบในอนาคตที่จะช่วยให้สามารถสูบจ่ายควอนตัมที่มีค่าความบกพร่องต่ำสำหรับคุณสมบัติการดูดกลืนที่แคบในเลเซอร์โซลิดสเตต รวมถึงแผนการนำความยาวคลื่นหนาแน่นกลับมาใช้ใหม่สำหรับการใช้งานเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โดยตรง
รูปที่ 2: เพิ่มความสว่างของพลังงานสูงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ช่วยให้สามารถขยายการใช้งานได้
ตลาดและการประยุกต์ใช้
ความก้าวหน้าของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้อย่างสำคัญๆ ได้หลายอย่าง เนื่องจากต้นทุนต่อวัตต์ความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงลดลงอย่างมาก เลเซอร์เหล่านี้จึงเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีเก่าและช่วยให้เกิดผลิตภัณฑ์ประเภทใหม่ได้
ด้วยต้นทุนและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมากกว่า 10 เท่าทุกทศวรรษ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงได้เข้ามาสร้างความปั่นป่วนในตลาดอย่างไม่คาดคิด แม้ว่าจะเป็นการยากที่จะคาดเดาการใช้งานในอนาคตได้อย่างแม่นยำ แต่การมองย้อนกลับไปในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมาก็ถือเป็นบทเรียนที่ดีเช่นกัน เพื่อจินตนาการถึงความเป็นไปได้ในทศวรรษหน้า (ดูรูปที่ 2)
เมื่อฮอลล์สาธิตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เมื่อกว่า 50 ปีก่อน เขาก็ได้ริเริ่มการปฏิวัติทางเทคโนโลยี เช่นเดียวกับกฎของมัวร์ ไม่มีใครสามารถคาดเดาความสำเร็จอันยอดเยี่ยมของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงที่ตามมาด้วยนวัตกรรมที่หลากหลาย
อนาคตของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
ไม่มีกฎฟิสิกส์พื้นฐานที่ควบคุมการพัฒนาเหล่านี้ แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องน่าจะช่วยรักษาการพัฒนาแบบก้าวกระโดดนี้ให้คงอยู่ได้ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จะยังคงเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีดั้งเดิมและจะเปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตสิ่งต่างๆ ต่อไป ที่สำคัญกว่านั้นสำหรับการเติบโตทางเศรษฐกิจ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงจะเปลี่ยนแปลงสิ่งที่สามารถผลิตได้ด้วยเช่นกัน
เวลาโพสต์: 07-11-2023