Descripción general de alta potencialáser semiconductordesarrollo parte dos
láser de fibra.
Los láseres de fibra ofrecen una forma rentable de convertir el brillo de los láseres semiconductores de alta potencia. Si bien la óptica de multiplexación de longitud de onda puede convertir láseres semiconductores de brillo relativamente bajo en otros más brillantes, esto conlleva un aumento del ancho espectral y de la complejidad fotomecánica. Los láseres de fibra han demostrado ser particularmente eficaces en la conversión de brillo.
Las fibras de doble revestimiento, introducidas en la década de 1990, que utilizan un núcleo monomodo rodeado de un revestimiento multimodo, permiten introducir eficazmente láseres de bombeo semiconductores multimodo de mayor potencia y menor coste en la fibra, creando una forma más económica de convertir láseres semiconductores de alta potencia en fuentes de luz más brillantes. En el caso de 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 los láseres de estado sólido se basan en el aumento del brillo de laláser de diodoEn general, a medida que mejora el brillo de los láseres de diodo, también aumenta la potencia de los láseres que bombean. La mejora del brillo de los láseres semiconductores tiende a 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 densa de longitud de onda para aplicaciones de láseres semiconductores directos.
Figura 2: Aumento del brillo de alta potencialáseres semiconductorespermite ampliar las aplicaciones
Mercado y aplicación
Los avances en los láseres semiconductores de alta potencia han hecho posibles 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 una mejora de más de diez veces en costo y rendimiento cada década, los láseres semiconductores de alta potencia han revolucionado el mercado de maneras inesperadas. Si bien es difícil predecir con precisión las aplicaciones futuras, también resulta instructivo analizar las últimas tres décadas para imaginar las posibilidades de la próxima década (véase la Figura 2).
Cuando Hall demostró los láseres semiconductores hace más de 50 años, dio inicio a una revolución tecnológica. Al igual que con la Ley de Moore, nadie podría haber predicho los brillantes logros de los láseres semiconductores de alta potencia que siguieron, junto con una variedad de innovaciones diferentes.
El futuro de los láseres semiconductores
No existen leyes fundamentales de la física 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 la forma en que se fabrican las cosas. Y lo que es aún más importante para el crecimiento económico, los láseres semiconductores de alta potencia también cambiarán la forma en que se pueden fabricar.
Fecha de publicación: 7 de noviembre de 2023