Moore, "inteqrasiya edilmiş dövrə daha çox komponent düzəltməyi" düşündü - daha sonra çip başına tranzistorların sayı hər 7 ildə 10 dəfə artdı. Təsadüfən, yüksək güclü yarımkeçirici lazerlər oxşar eksponent nisbətlərdə daha çox fotonu lifə daxil edir (bax Şəkil 1).
Şəkil 1. Yüksək güclü yarımkeçirici lazerlərin parlaqlığı və Mur qanunu ilə müqayisə
Yüksək güclü yarımkeçirici lazerlərin parlaqlığının yaxşılaşdırılması müxtəlif gözlənilməz texnologiyaların inkişafına təkan verdi. Bu tendensiyanın davam etməsi daha çox yenilik tələb etsə də, yarımkeçirici lazer texnologiyasının yeniləşməsinin hələ başa çatmadığını düşünməyə əsas var. Məşhur fizika fasiləsiz texnoloji inkişaf yolu ilə yarımkeçirici lazerlərin fəaliyyətini daha da yaxşılaşdırır.
Məsələn, kvant nöqtəsi qazma mühiti, mövcud kvant quyusu cihazlarına nisbətən səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Yavaş ox parlaqlığı başqa bir böyüklük yaxşılaşdırma potensialı sırası təklif edir. Təkmilləşdirilmiş istilik və genişləndirmə uyğunluğuna malik yeni qablaşdırma materialları davamlı güc tənzimlənməsi və sadələşdirilmiş termal idarəetmə üçün lazımi aksesuarları təmin edəcəkdir. Bu əsas inkişaflar önümüzdəki onilliklərdə yüksək güclü yarımkeçirici lazerlərin inkişafı üçün bir yol xəritəsi təmin edəcəkdir.
Diod nasoslu qatı hal və lif lazerləri
Yüksək güclü yarımkeçirici lazerlərin təkmilləşdirilməsi aşağı lazer texnologiyalarının inkişafını mümkün etmişdir; axın lazer texnologiyalarında, yarımkeçirici lazerlər qatqı kristallarını (diodla vurulan qatı hal lazerləri) və ya qatqılı lifləri (lif lazerləri) həyəcanlandırmaq (pompalamaq) üçün istifadə olunur.
Yarımkeçirici lazerlər yüksək səmərəlilik, ucuz lazer enerjisi təmin etsə də, iki əsas məhdudiyyət var: enerji yığmırlar və parlaqlığı məhduddur. Əsasən bu iki lazerin bir çox tətbiq üçün istifadə edilməsi lazımdır: biri elektrik enerjisini lazer emissiyasına çevirmək üçün, digəri də lazer emissiyasının parlaqlığını artırmaq üçün.
Diod nasoslu qatı hal lazerləri. 1980-ci illərin sonlarında qatı hal lazerləri vurmaq üçün yarımkeçirici lazerlərin istifadəsi kommersiya tətbiqetmələrində populyarlaşmağa başladı. Diod nasoslu qatı hal lazerləri (DPSSL) istilik idarəetmə sistemlərinin (əsasən dövr edən soyuducular) ölçülərini və mürəkkəbliyini xeyli azaldır və qatı hal lazer kristallarının vurulması üçün tarixən birləşdirilmiş yay lampalarına malik modullar əldə edirlər.
Yarımkeçirici lazerlərin dalğa uzunluqları qatı hal lazer qazanma mühitinin spektral udma xüsusiyyətləri ilə üst-üstə düşməsinə əsasən seçilir; yay lampasının geniş zolaqlı yayılma spektri ilə müqayisədə istilik yükü xeyli azalır. 1064 nm germanyum əsaslı lazerlərin populyarlığına görə 808 nm nasos dalğa uzunluğu 20 ildən çoxdur yarımkeçirici lazerlərdə ən böyük dalğa boyuna çevrilmişdir.
2000-ci ilin ortalarında çox modlu yarımkeçirici lazerlərin parlaqlığının artması və dar emitör xətti genişliyini həcmli Bragg barmaqlıqları (VBG) ilə sabitləşdirmək qabiliyyəti ilə ikinci nəsil yaxşılaşdırılmış diod nasos səmərəliliyi əldə edildi. 880 nm ətrafında daha zəif və spektral olaraq dar udma xüsusiyyətləri yüksək parlaqlıqlı nasos diodları üçün isti nöqtələrə çevrilmişdir. Bu diodlar spektral stabilliyə nail ola bilər. Bu daha yüksək performanslı lazerlər, lazerin silikondakı üst səviyyə 4F3 / 2-ni birbaşa həyəcanlandıra bilər, kvant qüsurlarını azaldır və bununla da əks halda termal linzalarla məhdudlaşdırılacaq daha yüksək orta əsas rejimlərin çıxarılmasını yaxşılaşdırır.
2010-cu ilin əvvəlinə kimi, görünən və ultrabənövşəyi lentlərdə işləyən tək çapraz rejimli 1064nm lazerin və bununla əlaqəli bir sıra frekans çevirmə lazerlərinin yüksək güclənmə meylinin şahidi olduq. Nd: YAG və Nd: YVO4-un daha yüksək enerji vəziyyəti ömrü sayəsində bu DPSSL Q keçid əməliyyatları yüksək nəbz enerjisi və pik gücünü təmin edir, bu da onları qırıcı material emalı və yüksək dəqiqlikli mikroelement tətbiqləri üçün ideal hala gətirir.
fiber optik lazer. Fiber lazerlər yüksək güclü yarımkeçirici lazerlərin parlaqlığını çevirmək üçün daha səmərəli bir yol təqdim edir. Dalğa boyu multipleksli optiklər nisbətən aşağı parlaqlıqlı yarımkeçirici lazeri daha parlaq bir yarımkeçirici lazerə çevirə bilsə də, bu artan spektral genişlik və optomekanik mürəkkəblik hesabına başa gəlir. Fiber lazerlərin fotometrik çevrilmədə xüsusilə təsirli olduğu göstərilmişdir.
1990-cı illərdə təqdim olunan cüt örtüklü liflər, çox modlu bir örtüklə əhatə olunmuş tək modlu liflərdən istifadə edir, daha güclü, daha ucuz qiymətə, çox modlu yarımkeçirici nasoslu lazerlərin lifə səmərəli yeridilməsini təmin edir və daha çevik bir konvertasiya etmək üçün daha qənaətli bir yol yaradır. parlaq lazer halına gətirən yüksək güclü yarımkeçirici lazer. Yterbium (Yb) qatqılı liflər üçün nasos 915 nm mərkəzli geniş bir udma və ya 976 nm ətrafında dar bir bant xüsusiyyətini həyəcanlandırır. Nasos dalğa uzunluğu lif lazerinin lasing dalğa uzunluğuna yaxınlaşdıqda, kvant qüsurları deyilənlər azalır və bunun sayəsində səmərəliliyi artırır və istilik yayılma miqdarını minimuma endirir.
Həm lif lazerləri, həm də diod nasoslu qatı hal lazerləri diod lazer parlaqlığındakı inkişaflara etibar edirlər. Ümumiyyətlə, diod lazerlərinin parlaqlığı yaxşılaşmağa davam etdikcə, vurduqları lazer gücünün nisbəti də artır. Yarımkeçirici lazerlərin artan parlaqlığı daha effektiv parlaqlığın çevrilməsini asanlaşdırır.
Gözlədiyimiz kimi, gələcək sistemlər üçün məkan və spektral parlaqlıq lazım olacaqdır ki, bu da qatı hal lazerlərdə dar udma xüsusiyyətləri ilə aşağı kvant qüsuru vurmağı və birbaşa yarımkeçirici lazer tətbiqetmələri üçün sıx dalğa uzunluğu multipleksiyasını təmin edəcəkdir. Plan mümkün olur.
Bazar və tətbiq
Yüksək güclü yarımkeçirici lazerlərin inkişafı bir çox vacib tətbiqi mümkün etmişdir. Bu lazerlər bir çox ənənəvi texnologiyanı əvəz etdi və yeni məhsul kateqoriyalarını tətbiq etdi.
Onillikdə 10 qat dəyər və performans artımı ilə, yüksək güclü yarımkeçirici lazerlər bazarın normal işini gözlənilməz şəkildə pozur. Gələcək tətbiqləri dəqiq bir şəkildə proqnozlaşdırmaq çətin olsa da, son otuz illik inkişaf tarixini nəzərdən keçirmək və növbəti onilliyin inkişafı üçün çərçivə imkanlarını təmin etmək çox vacibdir (bax Şəkil 2).
Şəkil 2. Yüksək güclü yarımkeçirici lazer parlaqlığı yanacaq tətbiqi (vatt parlaqlığı üçün standartlaşdırma dəyəri)
1980-ci illər: Optik yaddaş və ilkin niş tətbiqetmələri. Optik saxlama, yarımkeçirici lazer sənayesində ilk geniş miqyaslı bir tətbiqdir. Hall ilk dəfə infraqırmızı yarımkeçirici lazeri göstərdikdən qısa müddət sonra General Electrics Nick Holonyak da görünən ilk qırmızı yarımkeçirici lazeri göstərdi. İyirmi il sonra bazara kompakt disklər (CD), ardından optik saxlama bazarı çıxdı.
Yarımkeçirici lazer texnologiyasının daimi yeniliyi rəqəmsal çox yönlü disk (DVD) və Blu-ray Disc (BD) kimi optik saxlama texnologiyalarının inkişafına səbəb olmuşdur. Bu, yarımkeçirici lazerlər üçün ilk böyük bazardır, lakin ümumiyyətlə təvazökar güc səviyyələri digər tətbiqləri termal çap, tibbi tətbiqetmələr və seçilmiş aviasiya və müdafiə tətbiqetmələri kimi nisbətən kiçik niş bazarları ilə məhdudlaşdırır.
1990-cı illər: Optik şəbəkələr üstünlük təşkil edir. 1990-cı illərdə yarımkeçirici lazerlər rabitə şəbəkələrinin açarı oldu. Yarımkeçirici lazerlər fiber optik şəbəkələr üzərindən siqnal ötürmək üçün istifadə olunur, lakin optik gücləndiricilər üçün daha yüksək güclü tək modlu nasos lazerləri optik şəbəkələrin miqyasına nail olmaq və İnternet məlumatlarının böyüməsini həqiqətən dəstəkləmək üçün vacibdir.
Onun gətirdiyi telekomunikasiya sənayesi bumu çox genişdir və buna misal olaraq yüksək güclü yarımkeçirici lazer sənayesinin ilk öncüllərindən biri olan Spectra Diode Labs (SDL) götürülür. 1983-cü ildə qurulan SDL, Newport Group'un lazer markaları Spectra-Physics və Xerox arasındakı ortaq bir müəssisədir. 1995-ci ildə təxminən 100 milyon dollarlıq kapitallaşma ilə başlamışdır. Beş il sonra, SDL tarixin ən böyük texnoloji satınalmalarından biri olan telekom sənayesinin zirvəsi dövründə 40 milyard dollardan çox qiymətə JDSU-ya satıldı. Qısa müddət sonra, telekomunikasiya köpüyü partladı və trilyonlarla dollarlıq kapitalı məhv etdi, indi tarixin ən böyük köpüyü olaraq görülür.
2000s: Lazerlər bir vasitə oldu. Telekommunikasiya bazarındakı köpük partlaması son dərəcə dağıdıcı olsa da, yüksək güclü yarımkeçirici lazerlərə edilən böyük sərmayə daha geniş mənimsəmə üçün zəmin yaratdı. Performans və maya dəyəri artdıqca, bu lazerlər müxtəlif proseslərdə ənənəvi qaz lazerlərini və ya digər enerji çevirmə mənbələrini əvəz etməyə başlayır.
Yarımkeçirici lazerlər geniş istifadə olunan bir alətə çevrilmişdir. Sənaye tətbiqetmə, kəsmə və lehimləmə kimi ənənəvi istehsal proseslərindən tutmuş, 3D çaplı metal hissələrin əlavə istehsalı kimi yeni inkişaf etmiş istehsal texnologiyalarına qədərdir. Mikro istehsalat tətbiqetmələri daha müxtəlifdir, çünki smartfonlar kimi əsas məhsullar bu lazerlərlə ticarətə çevrilmişdir. Aerokosmik və müdafiə tətbiqetmələri geniş bir missiya kritik tətbiqetmələri əhatə edir və gələcəkdə çox güman ki, yeni nəsil yönlü enerji sistemlərini əhatə edəcəkdir.
cəmləşdirmək
50 ildən çox müddət əvvəl Moore yeni bir əsas fizika qanunu irəli sürmədi, lakin on il əvvəl ilk dəfə öyrənilən inteqral sxemlərdə böyük irəliləyişlər etdi. Onun peyğəmbərliyi on illər boyu davam etdi və 1965-ci ildə ağlasığmaz bir sıra pozucu yeniliklər gətirdi.
Hall 50 ildən çox əvvəl yarımkeçirici lazerləri nümayiş etdirəndə texnoloji bir inqilaba səbəb oldu. Moore Qanununda olduğu kimi, çox sayda yeniliyin əldə etdiyi yüksək intensivli yarımkeçirici lazerlərin sonradan alacağı yüksək sürətli inkişafı heç kim təxmin edə bilməz.
Bu texnoloji inkişafları idarə etmək üçün fizikada əsas bir qayda yoxdur, ancaq davamlı texnoloji inkişaf lazerin parlaqlığı baxımından irəliləyə bilər. Bu tendensiya ənənəvi texnologiyaların yerini dəyişdirməyə davam edəcək və beləliklə işlərin inkişaf yolunu daha da dəyişdirəcəkdir. İqtisadi böyümə üçün daha vacib olan yüksək güclü yarımkeçirici lazerlər də yeni şeylərin yaranmasına kömək edəcəkdir.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Çin Fiber Optik Modullar, Fiber Qoşulmuş Lazerlər İstehsalçıları, Lazer Komponentləri Təchizatçıları Bütün Hüquqlar Qorunur.