نظرة عامة على تطوير أشباه أشباه الموصلات العالية في الجزء الثاني

نظرة عامة على الطاقة العاليةليزر أشباه الموصلاتتنمية الجزء الثاني

ليزر الألياف.
توفر ليزر الألياف طريقة فعالة من حيث التكلفة لتحويل سطوع الليزر المرتفع من أشباه الموصلات. على الرغم من أن البصريات المضاعفة ذات الطول الموجي يمكنها تحويل أشباه أشباه الموصلات المنخفضة نسبيًا إلى تلك الأكثر إشراقًا ، فإن هذا يأتي على حساب زيادة العرض الطيفي والتعقيد الميكانيكي الضوئي. أثبتت أشعة الليزر الألياف أنها فعالة بشكل خاص في تحويل السطوع.

يمكن للألياف المزدوجة التي تم إدخالها في التسعينيات ، باستخدام نواة أحادية الوضع محاطة بالتكتل متعدد الأوضاع ، إدخال أشباه أشباه الموصلات متعددة البودات بشكل فعال ، مما يخلق طريقة أكثر اقتصادا لتحويل أشباه الموصلات عالية الطاقة إلى مصادر إضاءة أكثر إشراقًا. بالنسبة لألياف Ytterbium-Doped (YB) ، تثير المضخة نطاق امتصاص واسع النطاق عند 915 نانومتر ، أو نطاق امتصاص أضيق بالقرب من 976 نانومتر. مع اقتراب الطول الموجي للضخ من الطول الموجي للليزر الألياف ، يتم تقليل ما يسمى العجز الكمي ، مما يزيد من الكفاءة وتقليل كمية حرارة النفايات التي تحتاج إلى تبديد.

ليزر الأليافويعتمد كلاهما ليزر الحالة الصلبة المصابة بالديود على زيادة سطوعليزر الصمام الثنائي. بشكل عام ، مع استمرار سطوع الليزر الصمام الثنائي في التحسن ، تزداد قوة الليزر التي تضخها أيضًا. يميل تحسين سطوع ليزر أشباه الموصلات إلى تعزيز تحويل أكثر كفاءة في السطوع.

كما نتوقع ، سيكون السطوع المكاني والطيفي ضروريًا للأنظمة المستقبلية التي ستمكن من ضخ عجز الكم المنخفض لميزات الامتصاص الضيقة في ليزر الحالة الصلبة ، بالإضافة إلى مخططات إعادة استخدام الطول الموجي الكثيف لتطبيقات ليزر أشباه الموصلات المباشرة.

الشكل 2: زيادة سطوع الطاقة العاليةليزر أشباه الموصلاتيسمح بتوسيع التطبيقات

السوق والتطبيق

جعلت التقدم في ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة العديد من التطبيقات المهمة ممكنة. نظرًا لأن التكلفة لكل سطوع وات من أشباه أشباه الموصلات عالية الطاقة قد تم تقليلها بشكل كبير ، فإن هذه الليزر تحل محل التقنيات القديمة وتمكين فئات المنتجات الجديدة.

مع تحسين التكلفة والأداء أكثر من 10 أضعاف كل عقد ، عطلت ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة السوق بطرق غير متوقعة. على الرغم من أنه من الصعب التنبؤ بالتطبيقات المستقبلية بدقة ، إلا أنه من المفيد أيضًا أن ننظر إلى الوراء على مدار العقود الثلاثة الماضية لتخيل إمكانيات العقد المقبل (انظر الشكل 2).

عندما أظهر هول ليزر أشباه الموصلات منذ أكثر من 50 عامًا ، أطلق ثورة تكنولوجية. مثل قانون مور ، لم يكن من الممكن أن يتنبأ أحد بالإنجازات الرائعة لليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة التي تلت ذلك بمجموعة متنوعة من الابتكارات المختلفة.

مستقبل ليزر أشباه الموصلات
لا توجد قوانين أساسية للفيزياء تحكم هذه التحسينات ، ولكن من المحتمل أن تحافظ التقدم التكنولوجي المستمر على هذا التنمية الأسية في الروعة. ستستمر أشباه أشباه الموصلات في استبدال التقنيات التقليدية وستغير طريقة صنع الأشياء. الأهم من ذلك بالنسبة للنمو الاقتصادي ، سوف يغير ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة ما يمكن صنعه.