高出力半導体レーザー開発の概要 その2

ハイパワー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コスト効率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半導体レーザーに変換できますが、これにはスペクトル幅の増大と写真製版の複雑さが伴います。ファイバーレーザーは、輝度変換に特に効果的であることが証明されています。

1990 年代に導入されたダブル クラッド ファイバは、マルチモード クラッドで囲まれたシングルモード コアを使用しており、高出力、低コストのマルチモード半導体ポンプ レーザを効果的にファイバに導入することができ、高出力半導体レーザを変換するためのより経済的な方法を生み出すことができます。より明るい光源に。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バンド、または 976nm 付近の狭い吸収バンドを励起します。ポンピング波長がファイバーレーザーの発振波長に近づくと、いわゆる量子欠陥が減少し、効率が最大化され、放散する必要がある廃熱の量が最小限に抑えられます。

ファイバーレーザーおよびダイオード励起固体レーザーは両方とも、輝度の増加に依存しています。ダイオードレーザー。一般に、ダイオード レーザーの輝度が向上し続けると、励起される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により、より効率的な輝度変換が促進される傾向にあります。

私たちが予想しているように、空間的およびスペクトル的輝度は、固体レーザーの狭い吸収特性のための低量子欠陥励起や、半導体レーザーの直接用途のための高密度の波長再利用スキームを可能にする将来のシステムに必要となるでしょう。

図2：ハイパワーの明るさの向上半導体レーザーアプリケーションを拡張できます

市場と用途

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当たりのコストは急激に低下しているため、これらのレーザーは古い技術を置き換えるだけでなく、新しい製品カテゴリを可能にします。

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予期せぬ形で市場を破壊してきました。将来のアプリケーションを正確に予測することは困難ですが、過去 30 年間を振り返って次の 10 年の可能性を想像することも有益です (図 2 を参照)。

50 年以上前にホールが半導体レーザーのデモンストレーションを行ったとき、彼は技術革命を起こしました。ムーアの法則と同様、その後にさまざまな革新がもたらされた高出力半導体レーザーの輝かしい成果を誰も予測できませんでした。

半導体レーザーの未来
これらの改善を支配する基本的な物理法則はありませんが、継続的な技術進歩により、この素晴らしい飛躍的な発展が維持される可能性があります。半導体レーザーは今後も従来の技術に取って代わり、物の製造方法をさらに変えるでしょう。経済成長にとってさらに重要なことは、高出力半導体レーザーによって製造できるものも変化することです。