Visão geral do desenvolvimento de laser semicondutor de alta potência, parte dois

Visão geral de alta potêncialaser semicondutordesenvolvimento parte dois

Laser de fibra.
Os lasers de fibra fornecem 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 ao custo de maior largura espectral e complexidade fotomecânica. Os lasers de fibra provaram ser particularmente eficazes na conversão de brilho.

As fibras de revestimento duplo introduzidas na década de 1990, usando um núcleo monomodo cercado por revestimento multimodo, podem efetivamente introduzir lasers de bomba semicondutores multimodo de maior potência e menor custo na fibra, criando uma maneira mais econômica de converter lasers semicondutores de alta potência em fontes de luz mais brilhantes. Para fibras dopadas com itérbio (Yb), a bomba excita uma ampla banda de absorção centrada em 915 nm, ou uma banda de absorção mais estreita perto de 976 nm. À medida que o comprimento de onda do bombeamento se aproxima do comprimento de onda do laser de fibra, o chamado déficit quântico é reduzido, maximizando a eficiência e minimizando a quantidade de calor residual que precisa ser dissipado.

Lasers de fibrae lasers de estado sólido bombeados por diodo dependem do aumento no brilho dolaser de diodo. Em 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 esperamos, o brilho espacial e espectral será necessário para sistemas futuros que permitirão bombeamento de baixo déficit quântico para características de absorção estreita em lasers de estado sólido, bem como esquemas densos de reutilização de comprimento de onda para aplicações diretas de laser semicondutor.

Figura 2: Maior brilho de alta potêncialasers semicondutorespermite que os aplicativos sejam expandidos

Mercado e aplicação

Os avanços nos 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 substituem tecnologias antigas e 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 aplicações futuras com precisão, também é instrutivo olhar para as últimas três décadas para imaginar as possibilidades da próxima década (ver Figura 2).

Quando Hall demonstrou lasers semicondutores há mais de 50 anos, ele lançou uma revolução tecnológica. Tal como a Lei de Moore, ninguém poderia ter previsto as brilhantes conquistas dos lasers semicondutores de alta potência que se seguiram a uma variedade de inovações diferentes.

O futuro dos lasers semicondutores
Não existem leis fundamentais da física que governem estas melhorias, mas o progresso tecnológico contínuo provavelmente sustentará este desenvolvimento exponencial em esplendor. Os lasers semicondutores continuarão a substituir as tecnologias tradicionais e mudarão ainda mais a forma como as coisas são feitas. Mais importante ainda para o crescimento económico, os lasers semicondutores de alta potência também mudarão o que pode ser feito.