Visão geral da alta potêncialaser semicondutordesenvolvimento parte dois
Laser de fibra.
Os lasers de fibra oferecem uma maneira econômica de converter o brilho de lasers semicondutores de alta potência. Embora a óptica de multiplexação de comprimento de onda possa converter lasers semicondutores de brilho relativamente baixo em lasers mais brilhantes, isso ocorre à custa de maior largura espectral e complexidade fotomecânica. Os lasers de fibra têm se mostrado particularmente eficazes na conversão de brilho.
As fibras de dupla camada, introduzidas na década de 1990, que utilizam um núcleo monomodo circundado por um revestimento multimodo, permitem a introdução eficaz de lasers de bombeamento semicondutores multimodo de maior potência e menor custo na fibra, criando uma forma mais econômica de converter lasers semicondutores de alta potência em fontes de luz mais brilhantes. Para fibras dopadas com itérbio (Yb), o bombeamento excita uma ampla banda de absorção centrada em 915 nm, ou uma banda de absorção mais estreita próxima a 976 nm. À medida que o comprimento de onda de bombeamento se aproxima do comprimento de onda de emissão do laser de fibra, o chamado déficit quântico é reduzido, maximizando a eficiência e minimizando a quantidade de calor residual que precisa ser dissipada.
Lasers de fibraTanto os lasers de estado sólido bombeados por diodo quanto os lasers de estado sólido dependem do aumento do brilho dolaser de diodoEm geral, à medida que o brilho dos lasers de diodo continua a melhorar, a potência dos lasers que eles bombeiam também aumenta. A melhoria do brilho dos lasers semicondutores tende a promover uma conversão de brilho mais eficiente.
Como previsto, o brilho espacial e espectral será necessário para os futuros sistemas que permitirão o bombeamento com baixo déficit quântico para características de absorção estreitas em lasers de estado sólido, bem como esquemas de reutilização densa de comprimento de onda para aplicações diretas em lasers semicondutores.
Figura 2: Aumento do brilho de alta potêncialasers semicondutorespermite a expansão das aplicações
Mercado e aplicação
Os avanços em lasers semicondutores de alta potência tornaram possíveis muitas aplicações importantes. Como o custo por watt de brilho dos lasers semicondutores de alta potência foi reduzido exponencialmente, esses lasers não apenas substituem tecnologias antigas, como também possibilitam novas categorias de produtos.
Com o custo e o desempenho melhorando mais de 10 vezes a cada década, os lasers semicondutores de alta potência revolucionaram o mercado de maneiras inesperadas. Embora seja difícil prever com precisão as aplicações futuras, também é instrutivo olhar para as últimas três décadas para imaginar as possibilidades da próxima década (ver Figura 2).
Quando Hall demonstrou os lasers semicondutores há mais de 50 anos, ele deu início a uma revolução tecnológica. Assim como a Lei de Moore, ninguém poderia ter previsto as brilhantes conquistas dos lasers semicondutores de alta potência que se seguiram, com uma variedade de inovações diferentes.
O futuro dos lasers semicondutores
Não existem leis fundamentais da física que governem essas melhorias, mas o progresso tecnológico contínuo provavelmente sustentará esse desenvolvimento exponencial em termos de esplendor. Os lasers semicondutores continuarão a substituir as tecnologias tradicionais e a transformar ainda mais a maneira como as coisas são fabricadas. Mais importante para o crescimento econômico, os lasers semicondutores de alta potência também mudarão o que pode ser produzido.
Data da publicação: 07/11/2023