高出力半導体レーザー開発の概要（パート2）

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する。波長多重光学系を用いることで、比較的低輝度の半導体レーザーを高輝度に変換できるものの、スペクトル幅の拡大と光機械的な複雑さの増加という代償を伴う。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る。

1990年代に導入された、シングルモードコアをマルチモードクラッドで囲んだダブルクラッドファイバーは、より高出力で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に効果的に導入することができ、高出力半導体レーザーをより明るい光源に変換するより経済的な方法を生み出します。イッテルビウム添加（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低減され、効率が最大化され、放散する必要のある廃熱量が最小化されます。

ファイバーレーザーダイオード励起固体レーザーと、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、それらが励起するレーザーの出力も増加する。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る。

予想通り、固体レーザーにおける狭い吸収特性のための低量子欠損ポンピングを可能にする将来のシステム、および直接半導体レーザー用途向けの高密度波長再利用方式には、空間的およびスペクトル的な輝度が必要となるだろう。

図2：高出力の明るさの増加半導体レーザーアプリケーションの拡張を可能にする

市場と用途

高出力半導体レーザーの技術進歩により、多くの重要な応用が可能になった。高出力半導体レーザーのワット当たりの輝度コストが飛躍的に低下したことで、これらのレーザーは従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創出も可能にしている。

コストと性能が10年ごとに10倍以上向上する高出力半導体レーザーは、予想外の方法で市場を変革してきました。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証したとき、彼は技術革命の幕開けを告げた。ムーアの法則のように、その後に様々な革新によってもたらされた高出力半導体レーザーの目覚ましい成果を、誰も予測することはできなかっただろう。

半導体レーザーの未来
これらの改良を支配する根本的な物理法則は存在しないが、継続的な技術進歩によって、この指数関数的な発展は今後も目覚ましい勢いで維持されるだろう。半導体レーザーは今後も従来の技術に取って代わり、製品の製造方法をさらに変革していく。そして経済成長にとってより重要なのは、高出力半導体レーザーが製造可能な製品そのものをも変えるということだ。