סקירה כללית של פיתוח לייזר מוליך למחצה גבוה

סקירה כללית של כוח גבוהלייזר מוליכים למחצהפיתוח חלק שני

לייזר סיבים.
לייזרי סיבים מספקים דרך חסכונית להמיר את בהירותם של לייזרי מוליכים למחצה בעלי כוח גבוה. אף על פי שאופטיקה מרבילה אורך גל יכולה להמיר לייזרים מוליכים מוליכים למחצה נמוכים יחסית, זה מגיע במחיר של רוחב ספקטרלי מוגבר ומורכבות פוטומכנית. לייזרי סיבים הוכחו כיעילים במיוחד בהמרה בהירות.

סיבים לבושים כפולים שהוצגו בשנות התשעים, תוך שימוש בגרעין במצב יחיד המוקף בחיפוי מולטימווד, יכולים להכניס ביעילות כוח גבוה יותר בעלות עוצמה גבוהה יותר, בעלות נמוכה יותר, לייזרי משאבות מוליכים למחצה למוליכים למחצה למקורות אור בהירים יותר. עבור סיבי ytterbium מסוממים (YB), המשאבה מרגשת רצועת ספיגה רחבה שבמרכזה 915 ננומטר, או פס קליטה צרה יותר ליד 976 ננומטר. כאשר אורך הגל השאיבה מתקרב לאורח הגל של לייזר הסיבים, הגירעון הקוונטי שנקרא מופחת, ממקסם את היעילות ומזער את כמות חום הפסולת שצריך לפזר.

לייזרי סיביםולייזרי מצב מוצק של דיודה שניהם מסתמכים על עליית הבהירות שללייזר דיודהו באופן כללי, כאשר בהירות לייזרי הדיודה ממשיכה להשתפר, גם כוחם של הלייזרים שהם שואבים גדל. שיפור הבהירות של לייזרי מוליכים למחצה נוטה לקדם המרת בהירות יעילה יותר.

כפי שאנו מצפים, בהירות מרחבית וספקטרלית תהיה הכרחית למערכות עתידיות שיאפשרו שאיבת גירעון קוונטית נמוכה לתכונות ספיגה צרות בלייזרים במצב מוצק, כמו גם תוכניות שימוש חוזר באורך גל צפוף ליישומי לייזר מוליכים למחצה.

איור 2: בהירות מוגברת של כוח גבוהלייזרים מוליכים למחצהמאפשר להרחיב יישומים

שוק ויישום

ההתקדמות בלייזרי מוליכים למחצה בעלי עוצמה גבוהה אפשרה יישומים חשובים רבים. מכיוון שהעלות לכל וואט בהירות של לייזרים מוליכים למחצה בעלי עוצמה גבוהה הופחתה באופן אקספוננציאלי, לייזרים אלה מחליפים שניהם טכנולוגיות ישנות ומאפשרות קטגוריות מוצרים חדשות.

כאשר עלות וביצועים משתפרים יותר מעשרה עשורים, לייזרי מוליכים למחצה בעלי עוצמה גבוהה שיבשו את השוק בדרכים בלתי צפויות. אמנם קשה לחזות יישומים עתידיים בדיוק, אך גם מאלפים להביט לאחור בשלושת העשורים האחרונים כדי לדמיין את האפשרויות של העשור הבא (ראה איור 2).

כאשר הול הפגין לייזרים מוליכים למחצה לפני למעלה מחמישים שנה, הוא השיק מהפכה טכנולוגית. בדומה לחוקו של מור, איש לא יכול היה לחזות את ההישגים המבריקים של לייזרים מוליכים למחצה בעלי עוצמה גבוהה שלאחר מכן עם מגוון חידושים שונים.

העתיד של לייזרי מוליכים למחצה
אין חוקי פיזיקה בסיסיים השולטים בשיפורים אלה, אך המשך ההתקדמות הטכנולוגית עשויה לקיים התפתחות אקספוננציאלית זו בהדר. לייזרי מוליכים למחצה ימשיכו להחליף טכנולוגיות מסורתיות וישנו עוד יותר את אופן ביצוע הדברים. חשוב מכך לצמיחה כלכלית, לייזרי מוליכים למחצה בעלי עוצמה גבוהה ישנו גם את מה שניתן לעשות.