Aperçu de la puissance élevéelaser à semi-conducteurdéveloppement, deuxième partie
Laser à fibre.
Les lasers à fibre constituent un moyen rentable de convertir la luminosité des lasers à semi-conducteurs haute puissance. Bien que l’optique de multiplexage de longueur d’onde puisse convertir des lasers à semi-conducteurs à luminosité relativement faible en lasers plus brillants, cela se fait au prix d’une largeur spectrale et d’une complexité photomécanique accrues. Les lasers à fibre se sont révélés particulièrement efficaces dans la conversion de la luminosité.
Les fibres à double gaine introduites dans les années 1990, utilisant un noyau monomode entouré d'une gaine multimode, peuvent efficacement introduire dans la fibre des lasers à pompe à semi-conducteurs multimodes de plus grande puissance et moins coûteux, créant ainsi un moyen plus économique de convertir des lasers à semi-conducteurs de haute puissance. en sources de lumière plus brillantes. Pour les fibres dopées à l'ytterbium (Yb), la pompe excite une large bande d'absorption centrée à 915 nm, ou une bande d'absorption plus étroite proche de 976 nm. À mesure que la longueur d'onde de pompage se rapproche de la longueur d'onde laser du laser à fibre, le déficit quantique est réduit, maximisant l'efficacité et minimisant la quantité de chaleur perdue qui doit être dissipée.
Lasers à fibreet les lasers à semi-conducteurs pompés par diode reposent tous deux sur l'augmentation de la luminosité dulaser à diodes. En général, à mesure que la luminosité des lasers à diode continue de s’améliorer, la puissance des lasers qu’ils pompent augmente également. L'amélioration de la luminosité des lasers à semi-conducteurs tend à favoriser une conversion de luminosité plus efficace.
Comme nous nous y attendons, la luminosité spatiale et spectrale sera nécessaire pour les futurs systèmes qui permettront un pompage à faible déficit quantique pour des caractéristiques d'absorption étroites dans les lasers à semi-conducteurs, ainsi que des schémas de réutilisation de longueurs d'onde denses pour les applications directes de laser à semi-conducteurs.
Figure 2 : Luminosité accrue de haute puissancelasers à semi-conducteurspermet d'étendre les applications
Marché et application
Les progrès des lasers à semi-conducteurs de haute puissance ont rendu possibles de nombreuses applications importantes. Étant donné que le coût par watt de luminosité des lasers à semi-conducteurs de haute puissance a été réduit de façon exponentielle, ces lasers remplacent les anciennes technologies et permettent de nouvelles catégories de produits.
Avec des coûts et des performances multipliés par plus de 10 tous les dix ans, les lasers à semi-conducteurs de haute puissance ont perturbé le marché de manière inattendue. S’il est difficile de prédire avec précision les applications futures, il est également instructif de revenir sur les trois dernières décennies pour imaginer les possibilités de la prochaine décennie (voir Figure 2).
Lorsque Hall a présenté les lasers à semi-conducteurs il y a plus de 50 ans, il a lancé une révolution technologique. À l'instar de la loi de Moore, personne n'aurait pu prédire les brillantes réalisations des lasers à semi-conducteurs de haute puissance qui ont suivi, accompagnées d'une variété d'innovations différentes.
L'avenir des lasers à semi-conducteurs
Aucune loi physique fondamentale ne régit ces améliorations, mais les progrès technologiques continus sont susceptibles de soutenir ce développement exponentiel de splendeur. Les lasers à semi-conducteurs continueront de remplacer les technologies traditionnelles et changeront encore davantage la façon dont les choses sont fabriquées. Plus important encore pour la croissance économique, les lasers à semi-conducteurs de haute puissance changeront également ce qui peut être fabriqué.
Heure de publication : 07 novembre 2023