மூர் "ஒருங்கிணைந்த சுற்றுக்கு கூடுதல் கூறுகளை சரிசெய்தல்" - பின்னர், ஒவ்வொரு 7 வருடங்களுக்கும் ஒரு சிப்பில் டிரான்சிஸ்டர்களின் எண்ணிக்கை 10 மடங்கு அதிகரித்தது. தற்செயலாக, உயர்-சக்தி செமிகண்டக்டர் லேசர்கள் அதிக ஃபோட்டான்களை ஃபைபருடன் ஒத்த அதிவேக விகிதத்தில் இணைக்கின்றன (படம் 1 ஐப் பார்க்கவும்).
படம் 1. உயர்-சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர்களின் பிரகாசம் மற்றும் மூரின் விதியுடன் ஒப்பிடுதல்
உயர் சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர்களின் பிரகாசத்தில் முன்னேற்றம் பல்வேறு எதிர்பாராத தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சியை ஊக்குவித்தது. இந்தப் போக்கின் தொடர்ச்சிக்கு இன்னும் புதுமை தேவைப்பட்டாலும், குறைக்கடத்தி லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் கண்டுபிடிப்பு இன்னும் நிறைவடையவில்லை என்று நம்புவதற்கு காரணம் இருக்கிறது. நன்கு அறியப்பட்ட இயற்பியல் தொடர்ச்சியான தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியின் மூலம் குறைக்கடத்தி லேசர்களின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்த முடியும்.
எடுத்துக்காட்டாக, தற்போதைய குவாண்டம் கிணறு சாதனங்களுடன் ஒப்பிடும்போது குவாண்டம் டாட் ஆதாய ஊடகமானது செயல்திறனை கணிசமாக அதிகரிக்கும். மெதுவான அச்சு பிரகாசம் மற்றொரு வரிசை அளவை மேம்படுத்தும் திறனை வழங்குகிறது. மேம்படுத்தப்பட்ட வெப்ப மற்றும் விரிவாக்க பொருத்தம் கொண்ட புதிய பேக்கேஜிங் பொருட்கள், தொடர்ச்சியான மின் சரிசெய்தல் மற்றும் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட வெப்ப மேலாண்மைக்கு தேவையான மேம்பாடுகளை வழங்கும். இந்த முக்கிய மேம்பாடுகள் வரவிருக்கும் தசாப்தங்களில் உயர் சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர்களை உருவாக்குவதற்கான ஒரு வரைபடத்தை வழங்கும்.
டையோடு-பம்ப் செய்யப்பட்ட திட-நிலை மற்றும் ஃபைபர் லேசர்கள்
உயர்-சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர்களின் மேம்பாடுகள் கீழ்நிலை லேசர் தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சியை சாத்தியமாக்கியுள்ளன; கீழ்நிலை லேசர் தொழில்நுட்பங்களில், குறைக்கடத்தி லேசர்கள் ஊக்கமளிக்கும் (பம்ப்) டோப் செய்யப்பட்ட படிகங்கள் (டையோடு-பம்ப் செய்யப்பட்ட திட-நிலை லேசர்கள்) அல்லது டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர்கள் (ஃபைபர் லேசர்கள்) பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
குறைக்கடத்தி லேசர்கள் அதிக செயல்திறன், குறைந்த விலை லேசர் ஆற்றலை வழங்கினாலும், இரண்டு முக்கிய வரம்புகள் உள்ளன: அவை ஆற்றலைச் சேமிக்காது மற்றும் அவற்றின் பிரகாசம் குறைவாக உள்ளது. அடிப்படையில் இந்த இரண்டு லேசர்களும் பல பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்: ஒன்று மின்சாரத்தை லேசர் உமிழ்வாக மாற்றவும் மற்றொன்று லேசர் உமிழ்வின் பிரகாசத்தை அதிகரிக்கவும்.
டையோடு-பம்ப் செய்யப்பட்ட திட-நிலை லேசர்கள். 1980 களின் பிற்பகுதியில், திட-நிலை லேசர்களை பம்ப் செய்ய குறைக்கடத்தி லேசர்களின் பயன்பாடு வணிக பயன்பாடுகளில் பிரபலமடையத் தொடங்கியது. டையோடு-பம்ப் செய்யப்பட்ட திட-நிலை லேசர்கள் (DPSSL) வெப்ப மேலாண்மை அமைப்புகளின் (முக்கியமாக மறுசுழற்சி குளிரூட்டிகள்) அளவு மற்றும் சிக்கலான தன்மையை வெகுவாகக் குறைக்கிறது மற்றும் திட-நிலை லேசர் படிகங்களை பம்ப் செய்வதற்கு வரலாற்று ரீதியாக இணைந்த ஆர்க் விளக்குகளைக் கொண்ட தொகுதிகளைப் பெறுகிறது.
செமிகண்டக்டர் லேசர்களின் அலைநீளங்கள் திட-நிலை லேசர் ஆதாய ஊடகத்தின் நிறமாலை உறிஞ்சுதல் பண்புகளுடன் அவற்றின் மேலெழுதலின் அடிப்படையில் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன; ஆர்க் விளக்கின் வைட்-பேண்ட் எமிஷன் ஸ்பெக்ட்ரமுடன் ஒப்பிடும்போது வெப்பச் சுமை வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது. 1064 nm ஜெர்மானியம் அடிப்படையிலான ஒளிக்கதிர்களின் புகழ் காரணமாக, 808 nm பம்ப் அலைநீளம் 20 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக குறைக்கடத்தி லேசர்களில் மிகப்பெரிய அலைநீளமாக மாறியுள்ளது.
மல்டிமோட் செமிகண்டக்டர் லேசர்களின் பிரகாசத்தின் அதிகரிப்பு மற்றும் 2000 ஆம் ஆண்டின் நடுப்பகுதியில் வால்யூம் ப்ராக் கிராட்டிங்ஸ் (VBGs) உடன் குறுகிய உமிழ்ப்பான் வரி அகலத்தை உறுதிப்படுத்தும் திறனுடன், மேம்படுத்தப்பட்ட டையோடு பம்ப் செயல்திறன் இரண்டாம் தலைமுறை அடையப்பட்டது. 880 nm இல் பலவீனமான மற்றும் நிறமாலை குறுகிய உறிஞ்சுதல் அம்சங்கள் அதிக பிரகாசம் கொண்ட பம்ப் டையோட்களுக்கான ஹாட் ஸ்பாட்களாக மாறியுள்ளன. இந்த டையோட்கள் நிறமாலை நிலைத்தன்மையை அடைய முடியும். இந்த உயர்-செயல்திறன் ஒளிக்கதிர்கள் சிலிக்கானில் லேசரின் மேல் நிலை 4F3/2 ஐ நேரடியாகத் தூண்டி, குவாண்டம் குறைபாடுகளைக் குறைத்து, வெப்ப லென்ஸ்களால் கட்டுப்படுத்தப்படும் உயர்-சராசரி அடிப்படை முறைகளைப் பிரித்தெடுப்பதை மேம்படுத்துகிறது.
2010 ஆம் ஆண்டின் தொடக்கத்தில், சிங்கிள்-கிராஸ்-மோட் 1064nm லேசர் மற்றும் தொடர்புடைய தொடர் அதிர்வெண் மாற்றும் லேசர்களின் உயர்-சக்தி அளவிடுதல் போக்கை நாம் காணக்கூடிய மற்றும் புற ஊதா பட்டைகளில் இயக்குவதைக் கண்டோம். Nd:YAG மற்றும் Nd:YVO4 இன் நீண்ட உயர் ஆற்றல் நிலை ஆயுட்காலம் காரணமாக, இந்த DPSSL Q மாறுதல் செயல்பாடுகள் அதிக துடிப்பு ஆற்றலையும் உச்ச சக்தியையும் வழங்குகின்றன, இதனால் அவை நீக்கும் பொருள் செயலாக்கம் மற்றும் உயர் துல்லியமான மைக்ரோமச்சினிங் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
ஃபைபர்-ஆப்டிக் லேசர். ஃபைபர் லேசர்கள் அதிக ஆற்றல் கொண்ட குறைக்கடத்தி லேசர்களின் பிரகாசத்தை மாற்றுவதற்கு மிகவும் திறமையான வழியை வழங்குகின்றன. அலைநீளம்-மல்டிபிளெக்ஸ்டு ஒளியியல் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த-ஒளிர்வு குறைக்கடத்தி லேசரை பிரகாசமான குறைக்கடத்தி லேசராக மாற்ற முடியும் என்றாலும், இது அதிகரித்த நிறமாலை அகலம் மற்றும் ஆப்டோமெக்கானிக்கல் சிக்கலான இழப்பில் உள்ளது. ஃபைபர் லேசர்கள் ஃபோட்டோமெட்ரிக் மாற்றத்தில் குறிப்பாக பயனுள்ளதாக இருப்பதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது.
1990 களில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட இரட்டை-உடுப்பு இழைகள் ஒரு மல்டிமோட் கிளாடிங்கால் சூழப்பட்ட ஒற்றை-முறை இழைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, அதிக சக்தி, குறைந்த விலை மல்டிமோட் செமிகண்டக்டர்-பம்ப் செய்யப்பட்ட லேசர்களை ஃபைபருக்குள் திறம்பட செலுத்தி, அதை மாற்றுவதற்கு மிகவும் சிக்கனமான வழியை உருவாக்குகிறது. உயர் சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர் ஒரு பிரகாசமான லேசராக. Ytterbium (Yb) டோப் செய்யப்பட்ட இழைகளுக்கு, பம்ப் 915 nm ஐ மையமாகக் கொண்ட ஒரு பரந்த உறிஞ்சுதலை அல்லது 976 nm சுற்றி ஒரு குறுகிய பேண்ட் அம்சத்தை தூண்டுகிறது. பம்ப் அலைநீளம் ஃபைபர் லேசரின் லேசிங் அலைநீளத்தை நெருங்கும் போது, குவாண்டம் குறைபாடுகள் என்று அழைக்கப்படுபவை குறைக்கப்படுகின்றன, இதனால் செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது மற்றும் வெப்பச் சிதறலின் அளவைக் குறைக்கிறது.
ஃபைபர் லேசர்கள் மற்றும் டையோடு-பம்ப் செய்யப்பட்ட திட-நிலை லேசர்கள் இரண்டும் டையோடு லேசர் பிரகாசத்தில் மேம்பாடுகளைச் சார்ந்துள்ளது. பொதுவாக, டையோடு லேசர்களின் பிரகாசம் தொடர்ந்து மேம்படுவதால், அவை பம்ப் செய்யும் லேசர் சக்தியின் விகிதமும் அதிகரித்து வருகிறது. குறைக்கடத்தி லேசர்களின் அதிகரித்த பிரகாசம் மிகவும் திறமையான பிரகாச மாற்றத்தை எளிதாக்குகிறது.
நாம் எதிர்பார்ப்பது போல, இடஞ்சார்ந்த மற்றும் நிறமாலை பிரகாசம் எதிர்கால அமைப்புகளுக்கு அவசியமாகும், இது திட-நிலை லேசர்களில் குறுகிய உறிஞ்சுதல் பண்புகளுடன் குறைந்த குவாண்டம் குறைபாடு உந்தி மற்றும் நேரடி குறைக்கடத்தி லேசர் பயன்பாடுகளுக்கு அடர்த்தியான அலைநீளம் மல்டிபிளெக்சிங் ஆகியவற்றை செயல்படுத்தும். திட்டம் சாத்தியமாகிறது.
சந்தை மற்றும் பயன்பாடு
உயர் சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர்களின் வளர்ச்சி பல முக்கியமான பயன்பாடுகளை சாத்தியமாக்கியுள்ளது. இந்த லேசர்கள் பல பாரம்பரிய தொழில்நுட்பங்களை மாற்றி புதிய தயாரிப்பு வகைகளை செயல்படுத்தியுள்ளன.
ஒரு தசாப்தத்திற்கு செலவு மற்றும் செயல்திறன் 10 மடங்கு அதிகரிப்புடன், உயர்-சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர்கள் கணிக்க முடியாத வழிகளில் சந்தையின் இயல்பான செயல்பாட்டை சீர்குலைக்கின்றன. எதிர்கால பயன்பாடுகளை துல்லியமாக கணிப்பது கடினம் என்றாலும், கடந்த மூன்று தசாப்தங்களின் வளர்ச்சி வரலாற்றை மதிப்பாய்வு செய்வது மற்றும் அடுத்த தசாப்தத்தின் வளர்ச்சிக்கான கட்டமைப்பு சாத்தியங்களை வழங்குவது மிகவும் முக்கியமானது (படம் 2 ஐப் பார்க்கவும்).
படம் 2. உயர்-சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர் பிரகாசம் எரிபொருள் பயன்பாடு (வாட் பிரகாசத்திற்கு தரப்படுத்தல் செலவு)
1980கள்: ஆப்டிகல் சேமிப்பு மற்றும் ஆரம்ப முக்கிய பயன்பாடுகள். செமிகண்டக்டர் லேசர் துறையில் ஆப்டிகல் ஸ்டோரேஜ் என்பது முதல் பெரிய அளவிலான பயன்பாடாகும். ஹால் முதன்முதலில் அகச்சிவப்பு குறைக்கடத்தி லேசரைக் காட்டிய சிறிது நேரத்திலேயே, ஜெனரல் எலெக்ட்ரிக்ஸ் நிக் ஹோலோனியாக் முதல் சிவப்பு குறைக்கடத்தி லேசரைக் காட்டினார். இருபது ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, காம்பாக்ட் டிஸ்க்குகள் (சிடிகள்) சந்தையில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டன, அதைத் தொடர்ந்து ஆப்டிகல் சேமிப்பு சந்தையும் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.
குறைக்கடத்தி லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் தொடர்ச்சியான கண்டுபிடிப்பு டிஜிட்டல் பல்துறை வட்டு (டிவிடி) மற்றும் ப்ளூ-ரே டிஸ்க் (பிடி) போன்ற ஆப்டிகல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுத்தது. செமிகண்டக்டர் லேசர்களுக்கான முதல் பெரிய சந்தை இதுவாகும், ஆனால் பொதுவாக மிதமான சக்தி நிலைகள் மற்ற பயன்பாடுகளை வெப்ப அச்சிடுதல், மருத்துவ பயன்பாடுகள் மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட விண்வெளி மற்றும் பாதுகாப்பு பயன்பாடுகள் போன்ற ஒப்பீட்டளவில் சிறிய சந்தைகளுக்கு மட்டுப்படுத்துகின்றன.
1990கள்: ஆப்டிகல் நெட்வொர்க்குகள் நடைமுறையில் உள்ளன. 1990 களில், செமிகண்டக்டர் லேசர்கள் தகவல் தொடர்பு நெட்வொர்க்குகளுக்கு திறவுகோலாக மாறியது. செமிகண்டக்டர் லேசர்கள் ஃபைபர் ஆப்டிக் நெட்வொர்க்குகள் வழியாக சிக்னல்களை அனுப்பப் பயன்படுகின்றன, ஆனால் ஆப்டிகல் பெருக்கிகளுக்கான உயர் சக்தி ஒற்றை முறை பம்ப் லேசர்கள் ஆப்டிகல் நெட்வொர்க்குகளின் அளவை அடைவதற்கும் இணையத் தரவின் வளர்ச்சிக்கு உண்மையாகவே துணைபுரியும்.
உயர் சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர் தொழிற்துறையின் முதல் முன்னோடிகளில் ஒருவரான ஸ்பெக்ட்ரா டையோட் லேப்ஸ் (SDL) ஐ எடுத்துக்காட்டினால், தொலைத்தொடர்புத் துறையின் வளர்ச்சி வெகு தொலைவில் உள்ளது. 1983 இல் நிறுவப்பட்டது, SDL என்பது நியூபோர்ட் குழுமத்தின் லேசர் பிராண்டுகளான ஸ்பெக்ட்ரா-பிசிக்ஸ் மற்றும் ஜெராக்ஸ் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான கூட்டு முயற்சியாகும். இது சுமார் $100 மில்லியன் சந்தை மூலதனத்துடன் 1995 இல் தொடங்கப்பட்டது. ஐந்தாண்டுகளுக்குப் பிறகு, தொலைத்தொடர்புத் துறையின் உச்சத்தின் போது SDL ஆனது JDSU க்கு $40 பில்லியனுக்கும் அதிகமாக விற்கப்பட்டது, இது வரலாற்றில் மிகப்பெரிய தொழில்நுட்ப கையகப்படுத்தல்களில் ஒன்றாகும். விரைவில், தொலைத்தொடர்பு குமிழி வெடித்து டிரில்லியன் கணக்கான டாலர் மூலதனத்தை அழித்தது, இப்போது வரலாற்றில் மிகப்பெரிய குமிழியாகக் காணப்படுகிறது.
2000கள்: லேசர்கள் ஒரு கருவியாக மாறியது. தொலைத்தொடர்பு சந்தையின் குமிழியின் வெடிப்பு மிகவும் அழிவுகரமானது என்றாலும், அதிக சக்தி கொண்ட குறைக்கடத்தி லேசர்களில் பெரும் முதலீடு பரந்த தத்தெடுப்புக்கான அடித்தளத்தை அமைத்துள்ளது. செயல்திறன் மற்றும் செலவு அதிகரிப்பதால், இந்த லேசர்கள் பாரம்பரிய வாயு லேசர்கள் அல்லது பிற ஆற்றல் மாற்ற ஆதாரங்களை பல்வேறு செயல்முறைகளில் மாற்றத் தொடங்கியுள்ளன.
செமிகண்டக்டர் லேசர்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கருவியாக மாறிவிட்டன. தொழில்துறை பயன்பாடுகள் கட்டிங் மற்றும் சாலிடரிங் போன்ற பாரம்பரிய உற்பத்தி செயல்முறைகள் முதல் 3D அச்சிடப்பட்ட உலோக பாகங்களின் சேர்க்கை உற்பத்தி போன்ற புதிய மேம்பட்ட உற்பத்தி தொழில்நுட்பங்கள் வரை உள்ளன. ஸ்மார்ட்போன்கள் போன்ற முக்கிய தயாரிப்புகள் இந்த லேசர்கள் மூலம் வணிகமயமாக்கப்பட்டதால், மைக்ரோ-உற்பத்தி பயன்பாடுகள் மிகவும் வேறுபட்டவை. விண்வெளி மற்றும் பாதுகாப்பு பயன்பாடுகள் பரந்த அளவிலான பணி-முக்கியமான பயன்பாடுகளை உள்ளடக்கியது மற்றும் எதிர்காலத்தில் அடுத்த தலைமுறை திசை ஆற்றல் அமைப்புகளை உள்ளடக்கும்.
மொத்தத்தில்
50 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, மூர் இயற்பியலின் புதிய அடிப்படை விதியை முன்மொழியவில்லை, ஆனால் பத்து ஆண்டுகளுக்கு முன்பு முதலில் ஆய்வு செய்யப்பட்ட ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளில் பெரும் முன்னேற்றங்களைச் செய்தார். அவரது தீர்க்கதரிசனம் பல தசாப்தங்களாக நீடித்தது மற்றும் 1965 இல் நினைத்துப் பார்க்க முடியாத தொடர்ச்சியான சீர்குலைக்கும் புதுமைகளைக் கொண்டு வந்தது.
50 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஹால் குறைக்கடத்தி லேசர்களை நிரூபித்தபோது, அது ஒரு தொழில்நுட்பப் புரட்சியைத் தூண்டியது. மூரின் சட்டத்தைப் போலவே, அதிக எண்ணிக்கையிலான புதுமைகளால் அடையப்பட்ட அதிவேக செமிகண்டக்டர் லேசர்கள் பின்னர் ஏற்படும் அதிவேக வளர்ச்சியை யாராலும் கணிக்க முடியாது.
இந்த தொழில்நுட்ப மேம்பாடுகளை கட்டுப்படுத்த இயற்பியலில் எந்த அடிப்படை விதியும் இல்லை, ஆனால் தொடர்ச்சியான தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் லேசரை பிரகாசத்தின் அடிப்படையில் முன்னேற்றலாம். இந்த போக்கு பாரம்பரிய தொழில்நுட்பங்களை மாற்றியமைக்கும், இதனால் விஷயங்களை உருவாக்கும் வழி மேலும் மாறும். பொருளாதார வளர்ச்சிக்கு மிக முக்கியமானது, உயர் சக்தி குறைக்கடத்தி லேசர்கள் புதிய விஷயங்களின் பிறப்பை ஊக்குவிக்கும்.
பதிப்புரிமை @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - China Fiber Optic Modules, Fiber Coupled Lasers Manufacturers, Laser Components சப்ளையர்கள் அனைத்து உரிமைகளும் பாதுகாக்கப்பட்டவை.