Aperçu de la haute puissancelaser à semi-conducteurdéveloppement partie deux
Laser à fibre.
Les lasers à fibre offrent un moyen économique de convertir la luminosité des lasers à semi-conducteurs de forte puissance. Bien que les optiques à multiplexage en longueur d'onde puissent convertir des lasers à semi-conducteurs relativement peu brillants en lasers plus brillants, cela se fait au prix d'une largeur spectrale accrue et d'une complexité photomécanique accrue. Les lasers à fibre se sont révélés particulièrement efficaces pour la conversion de luminosité.
Les fibres à double gaine introduites dans les années 1990, utilisant un cœur monomode entouré d'une gaine multimode, permettent d'introduire efficacement des lasers à pompe à semi-conducteurs multimodes de plus grande puissance et à moindre coût, offrant ainsi un moyen plus économique de convertir des lasers à semi-conducteurs de forte puissance en sources lumineuses 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 vers 976 nm. À mesure que la longueur d'onde de pompage se rapproche de la longueur d'onde d'émission du laser à fibre, le déficit quantique se réduit, maximisant ainsi l'efficacité et minimisant la quantité de chaleur résiduelle à dissiper.
Lasers à fibreet les lasers à semi-conducteurs pompés par diode reposent tous deux sur l'augmentation de la luminosité de lalaser à diodeEn général, à mesure que la luminosité des lasers à diode s'améliore, 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 le prévoyons, la luminosité spatiale et spectrale sera nécessaire pour les futurs systèmes qui permettront un pompage à faible déficit quantique pour les caractéristiques d'absorption étroites dans les lasers à semi-conducteurs, ainsi que des schémas de réutilisation de longueur d'onde denses pour les applications laser à semi-conducteurs directs.
Figure 2 : Augmentation de la luminosité des lampes à haute puissancelasers à semi-conducteurspermet d'étendre les applications
Marché et application
Les progrès des lasers à semi-conducteurs de haute puissance ont ouvert la voie à de nombreuses applications importantes. Grâce à la réduction exponentielle du coût par watt de luminosité des lasers à semi-conducteurs de haute puissance, ces lasers remplacent les anciennes technologies et permettent le développement de nouvelles catégories de produits.
Avec des coûts et des performances multipliés par plus de dix chaque décennie, les lasers à semi-conducteurs de haute puissance ont bouleversé le marché de manière inattendue. S'il est difficile de prédire avec précision les applications futures, il est également instructif de se pencher sur les trois dernières décennies pour imaginer les possibilités de la prochaine (voir figure 2).
Il y a plus de 50 ans, Hall a lancé une révolution technologique en faisant la démonstration des lasers à semi-conducteurs. À l'instar de la loi de Moore, personne n'aurait pu prédire les brillantes avancées des lasers à semi-conducteurs de haute puissance qui ont suivi, avec leurs nombreuses innovations.
L'avenir des lasers à semi-conducteurs
Aucune loi physique fondamentale ne régit ces améliorations, mais la poursuite des progrès technologiques devrait soutenir cette évolution exponentielle. Les lasers à semi-conducteurs continueront de remplacer les technologies traditionnelles et de révolutionner la fabrication. Plus important encore pour la croissance économique, les lasers à semi-conducteurs de haute puissance révolutionneront également les procédés de fabrication.
Date de publication : 07/11/2023