Descripción general de alta potencialáser semiconductordesarrollo parte dos
Láser de fibra.
Los láseres de fibra ofrecen una forma rentable de aumentar la luminosidad de los láseres semiconductores de alta potencia. Si bien la óptica de multiplexación por longitud de onda puede convertir láseres semiconductores de baja luminosidad en otros más brillantes, esto conlleva un aumento del ancho espectral y de la complejidad fotomecánica. Los láseres de fibra han demostrado ser especialmente eficaces en la conversión de luminosidad.
Las fibras de doble revestimiento, introducidas en la década de 1990, que utilizan un núcleo monomodo rodeado por un revestimiento multimodo, permiten incorporar láseres de bombeo semiconductores multimodo de mayor potencia y menor coste, creando así una forma más económica de convertir láseres semiconductores de alta potencia en fuentes de luz más brillantes. En las fibras dopadas con iterbio (Yb), el bombeo excita una banda de absorción amplia centrada en 915 nm, o una banda de absorción más estrecha cerca de 976 nm. A medida que la longitud de onda de bombeo se aproxima a la longitud de onda de emisión del láser de fibra, se reduce el denominado déficit cuántico, maximizando la eficiencia y minimizando la cantidad de calor residual que debe disiparse.
Láseres de fibraLos láseres de estado sólido bombeados por diodos y ambos dependen del aumento de brillo delláser de diodoEn general, a medida que aumenta el brillo de los láseres de diodo, también aumenta la potencia de los láseres que alimentan. El aumento del brillo en los láseres semiconductores suele favorecer una conversión de brillo más eficiente.
Como prevemos, el brillo espacial y espectral será necesario para los sistemas futuros que permitan un bombeo con bajo déficit cuántico para características de absorción estrechas en láseres de estado sólido, así como esquemas de reutilización de longitud de onda densa para aplicaciones directas de láseres semiconductores.
Figura 2: Aumento del brillo de alta potencialáseres semiconductorespermite ampliar las aplicaciones
Mercado y aplicación
Los avances en láseres semiconductores de alta potencia han posibilitado numerosas aplicaciones importantes. Dado que el coste por vatio de brillo de estos láseres se ha reducido exponencialmente, no solo sustituyen a las tecnologías antiguas, sino que también permiten el desarrollo de nuevas categorías de productos.
Con un aumento de más de diez veces en costes y rendimiento cada década, los láseres semiconductores de alta potencia han revolucionado el mercado de formas inesperadas. Si bien es difícil predecir con precisión las aplicaciones futuras, también resulta instructivo analizar las últimas tres décadas para vislumbrar las posibilidades de la próxima (véase la figura 2).
Cuando Hall hizo una demostración de los láseres semiconductores hace más de 50 años, desencadenó una revolución tecnológica. Al igual que con la Ley de Moore, nadie pudo predecir los brillantes logros de los láseres semiconductores de alta potencia que le siguieron, con una variedad de innovaciones.
El futuro de los láseres semiconductores
No existen leyes físicas fundamentales que rijan estas mejoras, pero es probable que el continuo progreso tecnológico mantenga este desarrollo exponencial en todo su esplendor. Los láseres semiconductores seguirán reemplazando las tecnologías tradicionales y transformarán aún más los métodos de fabricación. Y lo que es más importante para el crecimiento económico, los láseres semiconductores de alta potencia también ampliarán los límites de lo que se puede fabricar.
Fecha de publicación: 7 de noviembre de 2023