ภาพรวมของพลังงานสูงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์การพัฒนาส่วนที่สอง
ไฟเบอร์เลเซอร์.
เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นวิธีที่คุ้มค่าในการแปลงความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง แม้ว่าออปติกแบบมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นจะสามารถแปลงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความสว่างค่อนข้างต่ำให้เป็นเลเซอร์ที่สว่างขึ้นได้ แต่ก็แลกมาด้วยความกว้างสเปกตรัมที่เพิ่มขึ้นและความซับซ้อนทางโฟโตเมคานิคส์ เลเซอร์ไฟเบอร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการแปลงความสว่าง
ไฟเบอร์แบบหุ้มสองชั้นที่เปิดตัวในช่วงทศวรรษ 1990 โดยใช้แกนกลางโหมดเดียวที่ล้อมรอบด้วยแผ่นหุ้มหลายโหมด สามารถนำเลเซอร์ปั๊มเซมิคอนดักเตอร์แบบหลายโหมดที่มีกำลังสูงและต้นทุนต่ำเข้าไปในไฟเบอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดวิธีที่ประหยัดกว่าในการแปลงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงให้เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างขึ้น สำหรับไฟเบอร์ที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียม (Yb) ปั๊มจะกระตุ้นแถบการดูดกลืนแสงกว้างที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ 915 นาโนเมตร หรือแถบการดูดกลืนแสงแคบลงที่ใกล้ 976 นาโนเมตร เมื่อความยาวคลื่นการสูบเข้าใกล้ความยาวคลื่นเลเซอร์ของไฟเบอร์เลเซอร์ ภาวะที่เรียกว่าควอนตัมดีพลิเคชันจะลดลง เพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดและลดปริมาณความร้อนเสียที่ต้องสูญเสียให้น้อยที่สุด
ไฟเบอร์เลเซอร์และเลเซอร์โซลิดสเตตที่ปั๊มด้วยไดโอดทั้งคู่ต้องอาศัยการเพิ่มความสว่างของไดโอดเลเซอร์โดยทั่วไป เมื่อความสว่างของเลเซอร์ไดโอดเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง กำลังของเลเซอร์ที่ปั๊มออกมาก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย การปรับปรุงความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีแนวโน้มที่จะส่งเสริมการแปลงความสว่างที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ตามที่เราคาดหวัง ความสว่างเชิงพื้นที่และสเปกตรัมจะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบในอนาคตที่จะช่วยให้สามารถสูบค่าควอนตัมที่มีข้อบกพร่องต่ำสำหรับคุณสมบัติการดูดกลืนที่แคบในเลเซอร์โซลิดสเตต รวมถึงแผนการใช้ซ้ำความยาวคลื่นหนาแน่นสำหรับการใช้งานเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โดยตรง
รูปที่ 2: ความสว่างที่เพิ่มขึ้นของพลังงานสูงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ช่วยให้สามารถขยายการใช้งานได้
ตลาดและการประยุกต์ใช้
ความก้าวหน้าของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงทำให้การประยุกต์ใช้งานที่สำคัญหลายอย่างเป็นไปได้ เนื่องจากต้นทุนต่อวัตต์ความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงลดลงอย่างมาก เลเซอร์เหล่านี้จึงเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีเดิมและเปิดทางให้ผลิตภัณฑ์ประเภทใหม่เกิดขึ้น
ด้วยต้นทุนและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมากกว่า 10 เท่าในทุกทศวรรษ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงได้เข้ามาพลิกโฉมตลาดอย่างไม่คาดคิด แม้ว่าจะเป็นการยากที่จะคาดการณ์การใช้งานในอนาคตได้อย่างแม่นยำ แต่การมองย้อนกลับไปในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อจินตนาการถึงความเป็นไปได้ในทศวรรษหน้าก็เป็นสิ่งที่น่าสนใจเช่นกัน (ดูรูปที่ 2)
เมื่อฮอลล์สาธิตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เมื่อกว่า 50 ปีก่อน เขาได้ริเริ่มการปฏิวัติทางเทคโนโลยี เช่นเดียวกับกฎของมัวร์ ไม่มีใครสามารถคาดการณ์ถึงความสำเร็จอันยอดเยี่ยมของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงที่ตามมาด้วยนวัตกรรมที่หลากหลาย
อนาคตของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
ไม่มีกฎพื้นฐานทางฟิสิกส์ใดที่ควบคุมการพัฒนาเหล่านี้ แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องน่าจะช่วยรักษาการพัฒนาแบบก้าวกระโดดนี้ให้คงอยู่ต่อไป เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จะยังคงเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีดั้งเดิม และจะเปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตต่อไป ที่สำคัญยิ่งกว่านั้นสำหรับการเติบโตทางเศรษฐกิจ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงจะเปลี่ยนแปลงสิ่งที่สามารถผลิตได้ด้วยเช่นกัน
เวลาโพสต์: 07 พ.ย. 2566