光ファイバーバンドル技術により、青色半導体レーザーの出力と輝度が向上する。

ファイバーバンドル技術により、電力と明るさが向上します。青色半導体レーザー

同じ波長または近い波長を使用したビーム整形レーザユニットは、異なる波長の複数のレーザービームを組み合わせるための基本です。その中でも、空間ビーム結合は、複数のレーザービームを空間的に重ね合わせて出力を増加させますが、ビーム品質が低下する可能性があります。半導体レーザー振動方向が互いに垂直な2つのビームのパワーは、ビーム品質を変えずにほぼ2倍に増加させることができます。ファイバーバンドラーは、テーパー融着ファイバーバンドル（TFB）をベースに作られたファイバーデバイスです。光ファイバーのバンドルからコーティング層を剥がし、特定の方法でまとめて配置し、高温で加熱して溶融させ、反対方向に光ファイバーバンドルを引っ張りながら、光ファイバーの加熱領域を溶融させて融着円錐光ファイバーバンドルにします。円錐のくびれを切断した後、円錐の出力端を出力ファイバーと融着させます。ファイバーバンチング技術は、複数の個々のファイバーバンドルを大径バンドルに結合することで、より高い光パワー伝送を実現します。図1は、青色レーザー光ファイバー技術。

スペクトルビーム合成技術は、単一チップの分散素子を用いて、波長間隔が0.1 nmという狭い複数のレーザービームを同時に合成する技術です。波長の異なる複数のレーザービームが異なる角度で分散素子に入射し、素子上で重なり合った後、分散作用によって同じ方向に回折・出力されます。これにより、合成されたレーザービームは近視野と遠視野で互いに重なり合い、出力は個々のビームの合計に等しくなり、ビーム品質も均一になります。狭間隔スペクトルビーム合成を実現するために、通常は強い分散特性を持つ回折格子をビーム合成素子として用いるか、または外部ミラーフィードバック方式と組み合わせた表面回折格子を用います。これにより、レーザー単位スペクトルを個別に制御する必要がなくなり、難易度とコストを低減できます。

青色レーザーおよび赤外線レーザーとの複合光源は、非鉄金属溶接や積層造形分野で広く利用されており、エネルギー変換効率と製造プロセスの安定性を向上させています。青色レーザーの非鉄金属に対する吸収率は、近赤外線波長レーザーの数倍から数十倍に増加し、チタン、ニッケル、鉄などの金属に対しても一定の効果を発揮します。高出力青色レーザーはレーザー製造の変革を牽引し、輝度の向上とコスト削減が今後の発展の方向性となります。非鉄金属の積層造形、クラッディング、溶接において、青色レーザーの利用はさらに拡大していくでしょう。

青色の輝度が低くコストが高い段階において、青色レーザーと近赤外線レーザーの複合光源は、コストを制御可能な前提の下で、既存の光源のエネルギー変換効率と製造プロセスの安定性を大幅に向上させることができます。スペクトルビーム合成技術を開発し、工学的問題を解決し、高輝度レーザーユニット技術を組み合わせてキロワット級の高輝度青色半導体レーザー光源を実現し、新しいビーム合成技術を探求することは、非常に重要な意義を持ちます。レーザー出力と輝度の向上に伴い、直接光源としても間接光源としても、青色レーザーは国防と産業の分野で重要な役割を果たすでしょう。