高出力半導体レーザー開発の概要（第2部）

高出力の概要半導体レーザー開発パート2

ファイバーレーザー.
ファイバーレーザーは、高出力半導体レーザーの輝度を変換する費用対効果の高い方法を提供します。波長多重光学系は、比較的低輝度の半導体レーザーをより明るいものに変換できますが、スペクトル幅の拡大と写真製版の複雑さを伴います。ファイバーレーザーは輝度変換において特に効果的であることが実証されています。

1990年代に導入されたダブルクラッドファイバーは、シングルモードコアをマルチモードクラッドで囲む構造を採用しており、高出力かつ低コストのマルチモード半導体ポンプレーザーをファイバー内に効果的に導入することが可能です。これにより、高出力半導体レーザーをより経済的な方法でより明るい光源に変換することが可能になります。イッテルビウムドープ（Yb）ファイバーの場合、ポンプは915nmを中心とする広い吸収帯、または976nm付近のより狭い吸収帯を励起します。ポンプ波長がファイバーレーザーの発振波長に近づくにつれて、いわゆる量子欠損が減少し、効率が最大化され、放散すべき廃熱量が最小限に抑えられます。

ファイバーレーザーダイオード励起固体レーザーはどちらも、ダイオードレーザー一般的に、ダイオードレーザーの輝度が向上するにつれて、励起レーザーの出力も増加します。半導体レーザーの輝度向上は、より効率的な輝度変換を促進する傾向があります。

予想どおり、空間輝度とスペクトル輝度は、固体レーザーの狭い吸収特性に対する低量子欠損ポンピングや、直接半導体レーザーアプリケーション用の高密度波長再利用方式を可能にする将来のシステムにとって必要となるでしょう。

図2: 高出力の輝度向上半導体レーザーアプリケーションを拡張できる

市場と応用

高出力半導体レーザーの進歩により、多くの重要な用途が可能になりました。高出力半導体レーザーの輝度ワットあたりのコストは飛躍的に低下したため、これらのレーザーは旧来の技術に取って代わるだけでなく、新たな製品カテゴリーの実現も可能にしています。

コストと性能が10年ごとに10倍以上向上する中、高出力半導体レーザーは市場に予期せぬ形で大きな変革をもたらしてきました。将来の用途を正確に予測することは困難ですが、過去30年間を振り返り、次の10年間の可能性を想像することは有益です（図2参照）。

ホールが50年以上前に半導体レーザーを実演したとき、彼は技術革命を起こしました。ムーアの法則と同様に、高出​​力半導体レーザーの輝かしい成果と、それに続く様々な革新を予測できた人は誰もいませんでした。

半導体レーザーの未来
これらの改善を規定する基本的な物理法則は存在しませんが、継続的な技術進歩によって、この驚異的な発展は持続すると考えられます。半導体レーザーは従来の技術に取って代わり、モノづくりのあり方をさらに変革していくでしょう。経済成長にとってさらに重要なのは、高出力半導体レーザーがモノづくりの技術そのものをも変革するということです。