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Analyse der Geschichte der Faserlaser-Entwicklung, TORCH Vakuum-Reflow-Löten hilft der Entwicklung der Faserlaser-Industrie!

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faserlaser-Vakuum-Reflow-Löten

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Seit 1962 der erste GaAs-Halbleiterlaser der Welt auf den Markt kam, kann er auf eine mehr als 50-jährige Geschichte zurückblicken. Heute werden Halbleiterlaser in der Laserkommunikation, bei der Speicherung optischer Datenträger, bei der Lasererkennung und in anderen Bereichen eingesetzt.

Mit der kontinuierlichen Verbesserung der kontinuierlichen Ausgangsleistung von Halbleiterlasern erweitert sich auch ihr Anwendungsbereich. Unter ihnen ist der Festkörperlaser, der von Hochleistungs-Halbleiterlasern (DPSSL) gepumpt wird, eines seiner größeren Anwendungsgebiete. Diese Technologie kombiniert die Vorteile von Halbleiterlasern und Festkörperlasern. Sie wandelt nicht nur die Wellenlänge des Halbleiterlasers in die Wellenlänge des Festkörperlasers um, sondern verbessert auch die Strahlqualität und die Kompression der spektralen Linienbreite und realisiert die Pulsausgabe. Halbleiterlaser sind klein in der Größe und leicht im Gewicht. Die direkte Elektroneninjektion hat eine hohe Quanteneffizienz. Unterschiedliche Wellenlängen können mit der Absorptionswellenlänge von Festkörperlasermaterialien abgestimmt werden, indem die Zusammensetzung angepasst und die Temperatur kontrolliert wird, aber die eigene Strahlqualität ist schlecht, und die beiden Richtungen sind asymmetrisch, und das horizontale Modell ist nicht ideal. Die Ausgangsstrahlqualität von Festkörperlasern ist relativ hoch, mit hoher zeitlicher und räumlicher Kohärenz, und die spektrale Linienbreite und der Strahldivergenzwinkel sind um mehrere Größenordnungen kleiner als bei Halbleiterlasern. Bei DPSSL werden hochenergetische Photonen mit kurzen Wellenlängen absorbiert und in niederenergetische Photonen mit längeren Wellenlängen umgewandelt, so dass immer ein Teil der Energie in einem strahlungslosen Übergang in Wärme umgewandelt wird. Die Art und Weise, wie dieser Teil der Wärmeenergie abgeführt und aus dem Bulk-Lasermedium eliminiert wird, ist zu einer Schlüsseltechnologie für halbleitergepumpte Festkörperlaser geworden. Aus diesem Grund begann man, nach Möglichkeiten zu suchen, die Wärmeabgabefläche zu vergrößern.

One der Methoden besteht darin, das Lasermedium in eine schlanke Faserform zu bringen.

Der sogenannte Faserlaser ist ein Laser, der als Lasermedium eine Faser verwendet. Im Jahr 1964 war die vorhergehende Generation von Glaslasern weltweit ein Faserlaser. Da der Kern der optischen Faser sehr dünn ist, ist es für eine allgemeine Pumpquelle (wie z.B. eine Gasentladungslampe) schwierig, sich auf den Kern zu fokussieren. Daher ist der Faserlaser in den nächsten zwanzig Jahren nicht gut entwickelt worden. Mit der Entwicklung der Pumptechnologie für Halbleiterlaser und der Notwendigkeit einer energischen Entwicklung der optischen Faserkommunikation bewiesen 1987 die University of Southampton in Grossbritannien und die Bell Labs in den Vereinigten Staaten die Machbarkeit von Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFA). Dabei wird eine mit einem Halbleiterlaser betriebene optische Pump-Erbium-dotierte Einmodenfaser verwendet, um das optische Signal zu verstärken. Nun ist dieser EDFA zu einem unverzichtbaren und wichtigen Gerät in der faseroptischen Kommunikation geworden. Da der Halbleiterlaser in den Kern einer Monomode-Faser (im Allgemeinen mit einem Durchmesser von weniger als 10 um) gepumpt werden muss, muss der Halbleiterlaser ebenfalls Monomode sein, was es für einen Monomode-EDFA schwierig macht, eine hohe Leistung zu erreichen, und die angegebene höhere Leistung beträgt nur einige hundert Milliwatt.

Um die Leistung zu erhöhen, wurde 1988 vorgeschlagen, dass die optische Pumpe in den Mantel eintritt. Das ursprüngliche Design war eine kreisförmige innere Hülle, aber aufgrund der perfekten Symmetrie der kreisförmigen inneren Hülle war die Absorptionseffizienz der Pumpe nicht hoch. Bis zum Aufkommen der rechteckigen Innenbeschichtung Anfang der 1990er Jahre wurde die Laser-Konversionseffizienz auf 50% erhöht, und die Ausgangsleistung erreicht 5 Watt. Im Jahr 1999 wurden vier 45-Watt-Halbleiterlaser von beiden Seiten gepumpt, um eine kontinuierliche Single-Mode-Laserleistung von 110 Watt zu erhalten. In den letzten zwei Jahren hat sich mit der Entwicklung der Hochleistungs-Halbleiterlaser-Pumptechnologie und der Doppelmantelfaser-Herstellungstechnologie die Ausgangsleistung der Faserlaser allmählich erhöht. Gegenwärtig wird eine einzige Faser verwendet, um eine Laserleistung von 1.000 Watt zu erreichen.

In letzter Zeit, mit der weit verbreiteten Anwendung und Entwicklung von faseroptischen Kommunikationssystemen, hat die Forschung in verschiedenen Bereichen wie der ultraschnellen Optoelektronik, der nichtlinearen Optik und der optischen Abtastung zunehmende Aufmerksamkeit erhalten. Unter ihnen hat der Faserlaser mit der Faser als Matrix erhebliche Fortschritte bei der Reduzierung der Schwelle, des Oszillationswellenlängenbereichs und der wellenlängenabstimmbaren Leistung gemacht. Es handelt sich um eine aufstrebende Technologie im Bereich der optischen Kommunikation. Sie kann in bestehenden Kommunikationssystemen eingesetzt werden, um ihre Unterstützung für höhere Übertragungsgeschwindigkeiten ist die Grundlage für zukünftige hochratige Wellenlängenmultiplexsysteme mit dichtem Wellenlängenbereich und zukünftige kohärente optische Kommunikation. Gegenwärtig ist die Faserlasertechnologie eine der wichtigsten Forschungstechnologien.

Faserlaser haben aufgrund ihrer idealen Strahlqualität, ihrer ultrahohen Umwandlungseffizienz, ihrer völligen Wartungsfreiheit, ihrer hohen Stabilität und ihrer geringen Größe einen enormen und positiven Einfluss auf die traditionelle Laserindustrie. Neuere Markterhebungen zeigen, dass Faserlaseranbieter bei Festkörperlasern und anderen Lasern in mehreren Schlüsselanwendungen um Marktanteile konkurrieren werden, und diese Marktanteile werden in den nächsten Jahren stetig steigen. Bis zum Jahr 2010 werden Faserlaser mindestens ein Viertel des 2,8 Mrd. USD-Marktanteils der Industrielaser einnehmen. Das Umsatzvolumen der Faserlaser wird mit einer jährlichen Rate von 35% steigen, von 140 Millionen USD im Jahr 2005 auf 680 Millionen USD im Jahr 2010. Im gleichen Zeitraum wuchs der Markt für Industrielaser jährlich nur um 9% und erreichte im Jahr 2010 2,8 Milliarden US-Dollar.