高功率半导体激光器的发展历史( 三 ) 随着效率和功率的不断提升

20世纪90年代推出的双包层光纤，使用被多模包层包围的单模纤芯，可以有效地将更高功率、更低成本的多模半导体泵浦激光器导入到光纤中，从而创造出一种更经济的方法，将高功率半导体激光器转换为更亮的光源。对于掺镱（Yb）光纤，泵浦激发以915nm为中心的宽吸收带，或在976nm附近的较窄吸收带。随着泵浦波长接近光纤激光器的激射波长，所谓的量子亏损得以减少，从而使效率最大化并且使需要耗散的废热量最小化。
光纤激光器和二极管泵浦固态激光器，都依赖于二极管激光器亮度的提升。一般来说，随着二极管激光器的亮度不断进步，它们泵浦的激光器的功率也随之提升。半导体激光器的亮度改进倾向于促进更高效的亮度转换。
正如我们期待的那样，空间和光谱亮度对于未来的系统来说将非常必要，这将使固态激光器中窄吸收特征的低量子亏损泵浦、以及用于直接半导体激光器应用的密集波长复用方案成为可能。
市场和应用
高功率半导体激光器的进步，已使得许多重要的应用成为可能。由于高功率半导体激光器的每亮度瓦成本已以指数级降低，这些激光器既取代了旧技术，又使新的产品类别成为可能。
随着成本和性能每十年改善10倍以上，高功率半导体激光器以无法预料的方式扰动了市场。虽然很难精确地预测未来的应用，但是通过回顾过去三十年来构思未来十年的可能性（见图2），也会带来很多启发。

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图2：高功率半导体激光亮度的提升，使得应用得以拓展。
20世纪80年代：光存储和最初的小众应用。光存储是半导体激光器的首个大规模应用。Hall最初展示红外半导体激光器后不久，通用电气公司的NickHolonyak就展示了首款可见红光半导体激光器。在这之后二十年，光盘（CD）进入市场，并启动了光存储市场。
半导体激光技术的持续创新带来了光存储的发展，如数字多功能光盘（DVD），然后是蓝光光盘（BD）。这是半导体激光器的第一大市场，但通常中等的功率水平，使得一些其他应用仅限于相对较小的利基市场，如热敏打印、医疗应用以及精选的航空和国防应用。
20世纪90年代：光网络繁荣。在20世纪90年代，半导体激光器成为通信网络的关键。半导体激光器被用于通过光纤网络传输信号，但是用于光学放大器的更高功率的单模泵浦激光器，对于使光网络经济地扩展、并真正支持因特网上的数据增长至关重要。
高功率半导体激光器最初的先驱之一SpectraDiodeLabs（SDL）是所电信泡沫淹没的一个例子。SDL于1983年成立，由Spectra-Physics和施乐公司合资组建，于1995年上市，市值约为1亿美元。五年后， SDL在电信业爆发的高峰期间被JDSU以超过400亿美元的价格收购，这是历史上最大的技术收购之一。不久之后，电信业破灭，毁掉了数万亿美元的资本，现在看来，这可能是历史上最大的泡沫。
21世纪：激光作为一种工具。尽管电信业萧条非常具有破坏性，但高功率半导体激光器的大规模投资，为其被更广泛的采用奠定了基础。随着性能和成本的提升，这些激光器在各种各样的加工领域，正越来越多地取代传统的气体激光器或其他能量转换源。
基于半导体的激光器已经成为广泛应用中普遍使用的工具。其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（如用于3D打印金属部件的增材制造）。微制造应用甚至更加多样化，因为智能手机等关键产品，已通过这些激光器的精确功率传输而在商业上变得可行。航空航天和国防应用涵盖广泛的关键任务应用，未来可能包括下一代定向能系统。