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激光替代LED用于照明和通信、水下和太空“宽带”

2023-08-21 09:49:33  来源:激光网原创    

  激光于1960年开发,近年来 其使用迅速扩大其原因之一是激光束发射装置的改进取得了进展。此前,需要一种称为固态激光器†的大型设备,可使用的光波长有限,并且电光转换效率非常低,约为5%。高效、超紧凑的半导体激光器 (LD) 最初在可用波长方面受到限制,但随着发光二极管 (LED) 的普及,光颜色的选择已显着增加。此外,一种称为光纤激光器†的机制的开发,通过光纤放大多个LD的输出,大大提高了高输出激光的可用性。

  激光 = 具有均匀波长、相位和偏振面的光(电磁波)。激光这个名字来源于“受激辐射光放大”的缩写,这就是它的发生方式。

  固态激光器 = 使用含有钇 (Yb)、钕 (Nd) 和铒 (Er) 等稀土元素的红宝石、晶体或陶瓷的激光器。当晶体或陶瓷中的稀土电子受到光(激发光)照射而提高能级(激发)时,当从外部照射与稀土带隙相对应的波长的光时,就会发生自发发射。被诱导(受激发射发生)。这里,如果存在用镜子等限制光的结构,则受激发射光在固体内反复来回传播,引起进一步的受激发射,并且该波长的光被放大。近来,经常使用半导体激光器(LD)作为激发光源。固体激光器的问题是设备庞大、热损失大、能量效率低至3-5%。

  光纤激光器=使用光纤芯的激光放大器,光纤的纤芯掺有Yb或Er,而不是固体激光器的晶体或陶瓷。激发光采用大量半导体激光器,光限制机制采用光纤布拉格光栅(FBG)。与传统的固体激光器和气体激光器相比,该器件体积小得多,能量效率高达30%左右。

  多种新用途

  另一个因素是用户需求的变化和扩大。使用大量基站的第五代移动通信系统(5G)的扩展以及无人机的出现。此外,还存在用于自动驾驶的LiDAR(激光雷达)的成本降低、半导体和电路板的精密化/多品种小批量生产、VR(虚拟现实)护目镜和AR(增强现实)的改进等需求。 ) 眼镜. 扩展. 然而,电源问题、激光输出/光束质量以及低成本、高速制造方法仍未解决。作为解决这些问题的手段,已经提出了激光的新用途,包括制造方法,并且适合它们的激光元件的开发也在取得进展。

  激光的早期用途之一是作为传输信息的通信介质,例如光纤通信。而最“原始”的使用方式可以说是照明,即用光照射物体或其他人来获取有关其的信息。在这个领域,从LED到LD的转变正在开始。

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