ภาพรวมของพลังงานสูงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์การพัฒนาส่วนที่สอง
ไฟเบอร์เลเซอร์.
ไฟเบอร์เลเซอร์เป็นวิธีที่คุ้มค่าในการแปลงความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง แม้ว่าเลนส์มัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นสามารถเปลี่ยนเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความสว่างต่ำให้กลายเป็นเลเซอร์ที่สว่างกว่าได้ แต่ก็ต้องแลกกับความกว้างของสเปกตรัมที่เพิ่มขึ้นและความซับซ้อนทางกลไกทางแสง ไฟเบอร์เลเซอร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการแปลงความสว่าง
เส้นใยหุ้มสองชั้นที่เปิดตัวในทศวรรษ 1990 โดยใช้แกนโหมดเดี่ยวที่ล้อมรอบด้วยการหุ้มมัลติโหมด สามารถแนะนำเลเซอร์ปั๊มเซมิคอนดักเตอร์มัลติโหมดที่มีกำลังสูงกว่าและต้นทุนต่ำลงในเส้นใยได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดวิธีที่ประหยัดมากขึ้นในการแปลงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ไปสู่แหล่งกำเนิดแสงที่สว่างยิ่งขึ้น สำหรับเส้นใยที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียม (Yb) ปั๊มจะกระตุ้นแถบการดูดกลืนแสงกว้างที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ 915 นาโนเมตร หรือแถบการดูดกลืนแสงที่แคบกว่าใกล้กับ 976 นาโนเมตร เมื่อความยาวคลื่นการปั๊มเข้าใกล้ความยาวคลื่นเลเซอร์ของไฟเบอร์เลเซอร์ สิ่งที่เรียกว่าการขาดดุลควอนตัมจะลดลง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดและลดปริมาณความร้อนทิ้งที่ต้องกระจายให้เหลือน้อยที่สุด
ไฟเบอร์เลเซอร์และเลเซอร์โซลิดสเตตที่ปั๊มด้วยไดโอดต่างก็ขึ้นอยู่กับความสว่างที่เพิ่มขึ้นของเลเซอร์ไดโอด- โดยทั่วไป เมื่อความสว่างของเลเซอร์ไดโอดดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง กำลังของเลเซอร์ที่เลเซอร์ปั๊มก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน การปรับปรุงความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีแนวโน้มที่จะส่งเสริมการแปลงความสว่างที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ตามที่เราคาดไว้ ความสว่างเชิงพื้นที่และสเปกตรัมจะมีความจำเป็นสำหรับระบบในอนาคตที่จะช่วยให้เกิดการสูบน้ำที่มีการขาดดุลควอนตัมต่ำสำหรับคุณสมบัติการดูดกลืนแสงที่แคบในเลเซอร์โซลิดสเตต เช่นเดียวกับแผนการนำความยาวคลื่นหนาแน่นมาใช้ซ้ำสำหรับการใช้งานเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โดยตรง
รูปที่ 2: ความสว่างที่เพิ่มขึ้นของกำลังสูงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์อนุญาตให้ขยายแอปพลิเคชันได้
ตลาดและการประยุกต์ใช้
ความก้าวหน้าของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงทำให้การใช้งานที่สำคัญหลายอย่างเกิดขึ้นได้ เนื่องจากต้นทุนต่อวัตต์ความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงลดลงอย่างมาก เลเซอร์เหล่านี้จึงมาแทนที่เทคโนโลยีเก่าและเปิดใช้งานหมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ใหม่
ด้วยต้นทุนและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมากกว่า 10 เท่าทุกๆ ทศวรรษ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงได้เปลี่ยนแปลงตลาดในลักษณะที่ไม่คาดคิด แม้ว่าการคาดการณ์การใช้งานในอนาคตอย่างแม่นยำเป็นเรื่องยาก แต่ก็ควรมองย้อนกลับไปในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อจินตนาการถึงความเป็นไปได้ในทศวรรษหน้า (ดูรูปที่ 2)
เมื่อ Hall สาธิตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เมื่อ 50 กว่าปีที่แล้ว เขาได้เปิดตัวการปฏิวัติทางเทคโนโลยี เช่นเดียวกับกฎของมัวร์ ไม่มีใครสามารถคาดเดาความสำเร็จอันยอดเยี่ยมของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงที่ตามมาด้วยนวัตกรรมที่แตกต่างกันมากมาย
อนาคตของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
ไม่มีกฎพื้นฐานของฟิสิกส์ที่ควบคุมการปรับปรุงเหล่านี้ แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องมีแนวโน้มที่จะรักษาการพัฒนาแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลนี้ไว้อย่างงดงาม เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จะยังคงเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีแบบเดิมๆ และจะเปลี่ยนวิธีการผลิตต่อไป ที่สำคัญกว่านั้นสำหรับการเติบโตทางเศรษฐกิจ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงจะเปลี่ยนสิ่งที่สามารถทำได้ด้วย
เวลาโพสต์: 07 พ.ย.-2023