סקירה כללית של פיתוח לייזר מוליכים למחצה בעל הספק גבוה חלק שני

סקירה כללית של הספק גבוהלייזר מוליך למחצהחלק שני של הפיתוח

לייזר סיבים.
לייזרי סיבים מספקים דרך חסכונית להמיר את בהירותם של לייזרי מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה. למרות שאופטיקה של ריבוב אורכי גל יכולה להמיר לייזרי מוליכים למחצה בעלי בהירות נמוכה יחסית ללייזרים בהירים יותר, הדבר מגיע במחיר של רוחב ספקטרלי מוגבר ומורכבות פוטו-מכנית. לייזרי סיבים הוכחו כיעילים במיוחד בהמרת בהירות.

סיבים בעלי ציפוי כפול שהוצגו בשנות ה-90, המשתמשים בליבת מצב יחיד המוקפת בציפוי רב-מודדי, יכולים להכניס ביעילות לייזרי משאבה רב-מודדיים מסוג מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה יותר ובעלות נמוכה יותר לתוך הסיב, וליצור דרך חסכונית יותר להמיר לייזרי מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה למקורות אור בהירים יותר. עבור סיבים מסוממים באיטביום (Yb), המשאבה מעוררת פס בליעה רחב שבמרכזו 915 ננומטר, או פס בליעה צר יותר ליד 976 ננומטר. ככל שאורך הגל של השאיבה מתקרב לאורך הגל של הלייזר של לייזר הסיבים, מה שנקרא גירעון קוונטי מצטמצם, מה שממקסם את היעילות וממזער את כמות חום הפסולת שצריך להתפזר.

לייזרים סיביםולייזרי מצב מוצק המופעלים על ידי דיודה, שניהם מסתמכים על העלייה בבהירות שללייזר דיודהבאופן כללי, ככל שהבהירות של לייזרי דיודה ממשיכה להשתפר, כך גם עוצמת הלייזרים שהם מפעילים עולה. שיפור הבהירות של לייזרי מוליכים למחצה נוטה לקדם המרת בהירות יעילה יותר.

כפי שאנו מצפים, בהירות מרחבית וספקטרלית תהיה הכרחית עבור מערכות עתידיות שיאפשרו שאיבה של גירעון קוונטי נמוך עבור תכונות בליעה צרות בלייזרים במצב מוצק, כמו גם תוכניות שימוש חוזר באורך גל צפוף עבור יישומי לייזר מוליכים למחצה ישירים.

איור 2: בהירות מוגברת של צריכת חשמל גבוההלייזרים מוליכים למחצהמאפשר הרחבת יישומים

שוק ויישום

ההתקדמות בלייזרי מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה אפשרה יישומים חשובים רבים. מאחר שהעלות לוואט בהירות של לייזרי מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה ירדה באופן אקספוננציאלי, לייזרים אלה מחליפים טכנולוגיות ישנות ומאפשרים קטגוריות מוצרים חדשות.

עם שיפור של יותר מפי עשרה בעלויות ובביצועים בכל עשור, לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה שיבשו את השוק בדרכים בלתי צפויות. אמנם קשה לחזות יישומים עתידיים בדיוק, אך כדאי גם להסתכל אחורה על שלושת העשורים האחרונים כדי לדמיין את האפשרויות של העשור הבא (ראה איור 2).

כאשר הול הדגים לייזרים מוליכים למחצה לפני יותר מ-50 שנה, הוא השיק מהפכה טכנולוגית. כמו חוק מור, איש לא יכול היה לחזות את ההישגים המבריקים של לייזרים מוליכים למחצה בעלי עוצמה גבוהה, אשר באו בעקבות מגוון חידושים שונים.

עתידם של לייזרים מוליכים למחצה
אין חוקי פיזיקה בסיסיים השולטים בשיפורים אלה, אך המשך ההתקדמות הטכנולוגית צפויה לתמוך בהתפתחות אקספוננציאלית זו בתפארת. לייזרים של מוליכים למחצה ימשיכו להחליף טכנולוגיות מסורתיות וישנו עוד יותר את אופן ייצורם של דברים. חשוב מכך, לצמיחה כלכלית, לייזרים של מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה ישנו גם את מה שניתן לייצר.