2018-12-07 17:19
关注激光行业的人都知道,光纤激光器是时下最热门的激光器。然而你是否知道,光纤激光器其实是靠半导体激光来作为泵浦源的?
一直以来,大部分半导体激光器都用于泵浦掺杂晶体(二极管泵浦固态激光器)或掺杂光纤(光纤激光器)。为什么过去半导体激光会被用来作为固态激光器和光纤激光器的泵浦源,而不是直接用于广泛的应用呢?这是因为,虽然半导体激光器提供高效、小型、低成本的激光能源,但同时半导体激光器也存在两个主要限制:它们不存储能量,而且亮度有限。基本上许多应用需要用到两个激光器; 一个用于将电转换为激光发射,另一个用于提高激光发射的亮度。
在解决提高亮度方面的问题时,光纤激光器是一个非常理想的解决方案,光纤激光器提供了一种经济有效的方式来转换高功率半导体激光器的亮度。虽然波长多路复用光学器件可以将相对低亮度的半导体激光器转换为更亮的半导体激光器,但这是以增加光谱宽度和光机械复杂性为代价的。而且事实证明,光纤激光器在亮度转换方面特别有效。
半导体激光器应用的不断拓宽与其亮度的提升有着直接的联系。早在1985年时,一台当时最先进的高功率半导体激光器仅可以将100 mW的功率耦合到105μm芯径的光纤中,而现在,最先进的高功率半导体激光器可以在单个波长的105μm光纤中产生250 W以上的功率——以每八年十倍的指数增长。
就像摩尔定律一样—— 摩尔推测每过18~24个月,集成电路能容纳的电子元件的数量将翻一倍,随后,每个芯片的晶体管数量每七年增加了10倍。碰巧的是,高功率半导体激光器已经以类似的指数速率将更多的光子塞进光纤中。高功率半导体激光器的卓越性得益于各种不可预见的技术进步,虽然需要新的创新来延续这一趋势,但有理由相信半导体激光技术的创新远未消耗殆尽。
半导体激光器较小的尺寸和外观使其成为许多应用的理想选择。半导体激光器寿命长,从成本的角度来看,半导体激光器是经济的。此外,半导体激光还具有结构简单、运转可靠性高、低功耗、电光转换效率高、易于大规模生产以及价格较低廉等优点。上个世纪八十年代,半导体激光器开始在光存储市场应用,到了九十年代应用拓宽到了光纤通信,以及后来激光打印、光谱分析、光信息处理、激光测距、激光雷达等获得广泛应用,范围覆盖了整个光电子领域。
随着性能和成本的提高,半导体激光器在各种工艺中越来越多地取代了传统的气体激光器或其他能量转移源。基于半导体的激光器已成为广泛应用中普遍使用的工具。工业应用范围从传统制造工艺(如切割和焊接)到新的先进制造技术(如3D打印金属零件的增材制造)。
全球半导体激光器市场规模较大,预计将由2014 年的42.12亿美元增加到2018 年的56.16 亿美元,年复合增长率为7.46%。
目前,国内的激光企业也开始重视半导体激光器的业务,并开始布局。
原创: 激光制造商情