ອະດີດແລະອະນາຄົດຂອງເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງ

ໃນຂະນະທີ່ປະສິດທິພາບແລະພະລັງງານຍັງສືບຕໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, diodes laser ຈະສືບຕໍ່ປ່ຽນແທນເຕັກໂນໂລຢີແບບດັ້ງເດີມ, ການປ່ຽນແປງວິທີການຈັດການ, ແລະກະຕຸ້ນການເກີດຂອງສິ່ງໃຫມ່.
ຕາມປະເພນີ, ນັກເສດຖະສາດເຊື່ອວ່າຄວາມກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີແມ່ນເປັນຂະບວນການເທື່ອລະກ້າວ. ບໍ່ດົນມານີ້, ອຸດສາຫະກໍາໄດ້ສຸມໃສ່ການປະດິດສ້າງທີ່ລົບກວນຫຼາຍຂື້ນເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບ. ການປະດິດສ້າງເຫຼົ່ານີ້, ເອີ້ນວ່າເຕັກໂນໂລຢີຈຸດປະສົງທົ່ວໄປ (GPTs), ແມ່ນ "ຄວາມຄິດໃຫມ່ທີ່ເລິກເຊິ່ງຫຼືເຕັກໂນໂລຢີທີ່ອາດຈະມີຜົນກະທົບອັນໃຫຍ່ຫຼວງຕໍ່ຫຼາຍດ້ານຂອງເສດຖະກິດ." ເທັກໂນໂລຍີທົ່ວໄປມັກຈະໃຊ້ເວລາຫຼາຍທົດສະວັດໃນການພັດທະນາ, ແລະເຖິງແມ່ນວ່າຕໍ່ໄປອີກແລ້ວຈະເຮັດໃຫ້ຜົນຜະລິດເພີ່ມຂຶ້ນ. ໃນຕອນທໍາອິດ, ພວກເຂົາບໍ່ເຂົ້າໃຈດີ. ເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກເຕັກໂນໂລຊີໄດ້ຖືກນໍາມາສູ່ການຄ້າ, ມີຄວາມຊັກຊ້າໃນໄລຍະຍາວໃນການຮັບຮອງເອົາການຜະລິດ. ວົງຈອນປະສົມປະສານເປັນຕົວຢ່າງທີ່ດີ. Transistors ໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີຄັ້ງທໍາອິດໃນຕົ້ນສະຕະວັດທີ 20, ແຕ່ພວກມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງຈົນເຖິງຕອນແລງ.
ຫນຶ່ງໃນຜູ້ກໍ່ຕັ້ງຂອງ Moore's Law, Gordon Moore, ຄາດຄະເນໃນປີ 1965 ວ່າ semiconductors ຈະພັດທະນາໃນອັດຕາໄວຂຶ້ນ, "ນໍາເອົາຄວາມນິຍົມຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແລະຊຸກຍູ້ວິທະຍາສາດນີ້ໄປສູ່ຫຼາຍຂົງເຂດໃຫມ່." ເຖິງວ່າຈະມີການຄາດເດົາຢ່າງກ້າຫານແລະບໍ່ຄາດຄິດຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ລາວໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຫຼາຍສິບປີກ່ອນທີ່ຈະບັນລຸຜົນຜະລິດແລະການເຕີບໂຕຂອງເສດຖະກິດ.
ເຊັ່ນດຽວກັນ, ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງການພັດທະນາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງ lasers semiconductor ພະລັງງານສູງແມ່ນຈໍາກັດ. ໃນປີ 1962, ອຸດສາຫະກໍາທໍາອິດສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນເອເລັກໂຕຣນິກເຂົ້າໄປໃນ lasers, ປະຕິບັດຕາມຄວາມກ້າວຫນ້າຈໍານວນຫນຶ່ງທີ່ນໍາໄປສູ່ການປັບປຸງທີ່ສໍາຄັນໃນການປ່ຽນເອເລັກໂຕຣນິກເຂົ້າໄປໃນຂະບວນການ laser ຜົນຜະລິດສູງ. ການປັບປຸງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສະຫນັບສະຫນູນລະດັບຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນ, ລວມທັງການເກັບຮັກສາ optical, ເຄືອຂ່າຍ optical, ແລະລະດັບຄວາມກ້ວາງຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸດສາຫະກໍາ.
ການຫວນຄືນເຖິງການພັດທະນາເຫຼົ່ານີ້ ແລະການປັບປຸງຫຼາຍຢ່າງທີ່ເຂົາເຈົ້າໄດ້ນໍາມາສູ່ຄວາມສະຫວ່າງໄດ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຜົນກະທົບທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ ແລະແຜ່ຫຼາຍໃນຫຼາຍດ້ານຂອງເສດຖະກິດ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ດ້ວຍການປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງ, ຂອບເຂດຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນຈະເພີ່ມຂຶ້ນແລະມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ການເຕີບໂຕຂອງເສດຖະກິດ.
ປະຫວັດເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງ
ໃນວັນທີ 16 ເດືອນກັນຍາປີ 1962, ທີມງານທີ່ນໍາພາໂດຍ Robert Hall ຂອງ General Electric ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ອຍອາຍພິດອິນຟາເຣດຂອງສານ semiconductors gallium arsenide (GaAs), ທີ່ມີຮູບແບບການແຊກແຊງທີ່ "ແປກ", ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າຄວາມສອດຄ່ອງຂອງເລເຊີ - ການເກີດຂອງເລເຊີ semiconductor ທໍາອິດ. Hall ໃນເບື້ອງຕົ້ນເຊື່ອວ່າ laser semiconductor ເປັນ "ການສັກຢາຍາວ" ເພາະວ່າ diodes emitting ແສງສະຫວ່າງໃນເວລານັ້ນບໍ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ລາວຍັງສົງໄສກ່ຽວກັບເລື່ອງນີ້ເພາະວ່າເລເຊີທີ່ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນເມື່ອສອງປີກ່ອນແລະມີຢູ່ແລ້ວຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີ "ບ່ອນແລກປ່ຽນຄວາມດີ".
ໃນຊ່ວງລຶະເບິ່ງຮ້ອນຂອງປີ 1962, Halle ເວົ້າວ່າລາວຕົກໃຈກັບ diodes GaAs ທີ່ມີປະສິດຕິພາບກວ່າທີ່ພັດທະນາໂດຍ MIT Lincoln Laboratory. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ລາວເວົ້າວ່າລາວໂຊກດີທີ່ສາມາດທົດສອບດ້ວຍວັດສະດຸ GaAs ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງບາງອັນແລະໃຊ້ປະສົບການຂອງລາວໃນຖານະນັກດາລາສາດສະມັກເລ່ນເພື່ອພັດທະນາວິທີການຂັດຂອບຂອງຊິບ GaAs ເພື່ອສ້າງເປັນຮູ.
ການສາທິດສົບຜົນສໍາເລັດຂອງ Hall ແມ່ນອີງໃສ່ການອອກແບບຂອງ radiation bounces ກັບຄືນໄປບ່ອນແລະດັງນີ້ຕໍ່ໄປໃນການໂຕ້ຕອບແທນທີ່ຈະ bounce ຕັ້ງ. ລາວເວົ້າຢ່າງສຸພາບວ່າບໍ່ມີໃຜ "ເກີດຂຶ້ນກັບຄວາມຄິດນີ້." ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ການອອກແບບຂອງ Hall ເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ໂຊກດີທີ່ອຸປະກອນ semiconductor ປະກອບເປັນ waveguide ຍັງມີຄຸນສົມບັດຂອງການຈໍາກັດຜູ້ບັນທຸກ bipolar ໃນເວລາດຽວກັນ. ຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະຮັບຮູ້ເລເຊີ semiconductor. ໂດຍການນໍາໃຊ້ວັດສະດຸ semiconductor ທີ່ບໍ່ຄ້າຍຄືກັນ, ແຜ່ນນໍາທາງຄື້ນສາມາດຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນເພື່ອ overlap photons ກັບ carriers.
ການ​ປະ​ທ້ວງ​ເບື້ອງ​ຕົ້ນ​ເຫຼົ່າ​ນີ້​ຢູ່​ທີ່​ບໍລິສັດ General Electric ​ເປັນ​ການ​ບຸກທະລຸ​ທີ່​ສຳຄັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, lasers ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຢູ່ໄກຈາກອຸປະກອນປະຕິບັດ. ເພື່ອສົ່ງເສີມການເກີດຂອງ lasers semiconductor ພະລັງງານສູງ, fusion ຂອງເຕັກໂນໂລຊີທີ່ແຕກຕ່າງກັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການຮັບຮູ້. ການປະດິດສ້າງເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສໍາຄັນໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງອຸປະກອນ semiconductor bandgap ໂດຍກົງແລະເຕັກນິກການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຜລຶກ.
ການພັດທະນາຕໍ່ມາລວມມີການປະດິດ lasers heterojunction double ແລະການພັດທະນາຕໍ່ໄປຂອງ lasers ດີ quantum. ກຸນແຈເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍເຕັກໂນໂລຊີຫຼັກເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນການປັບປຸງປະສິດທິພາບແລະການພັດທະນາຂອງ passivation ຢູ່ຕາມໂກນ, dissipation ຄວາມຮ້ອນ, ແລະເຕັກໂນໂລຊີການຫຸ້ມຫໍ່.
ຄວາມສະຫວ່າງ
ການປະດິດສ້າງໃນໄລຍະສອງສາມທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາໄດ້ນໍາເອົາການປັບປຸງທີ່ຫນ້າຕື່ນເຕັ້ນ. ໂດຍສະເພາະ, ການປັບປຸງຄວາມສະຫວ່າງແມ່ນດີເລີດ. ໃນປີ 1985, ເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງທີ່ທັນສະໃໝຂອງຍຸກສະໄໝສາມາດປ່ຽນພະລັງງານ 105 milliwatts ເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍຫຼັກ 105 micron. ເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງທີ່ກ້າວຫນ້າທີ່ສຸດໃນປັດຈຸບັນສາມາດຜະລິດຫຼາຍກ່ວາ 250 ວັດຂອງເສັ້ນໄຍ 105 micron ທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນດຽວ - ເພີ່ມຂຶ້ນ 10 ເທົ່າໃນທຸກໆແປດປີ.

Moore conceived ຂອງ "ການແກ້ໄຂອົງປະກອບເພີ່ມເຕີມຕໍ່ກັບວົງຈອນປະສົມປະສານ" - ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຈໍານວນຂອງ transistors ຕໍ່ chip ເພີ່ມຂຶ້ນ 10 ເທົ່າໃນທຸກໆ 7 ປີ. ບັງເອີນ, ເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງຈະລວມ photons ເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍໃນອັດຕາຕົວເລກທີ່ຄ້າຍຄືກັນ (ເບິ່ງຮູບ 1).

ຮູບ 1. ຄວາມສະຫວ່າງຂອງເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງແລະການປຽບທຽບກັບກົດຫມາຍຂອງ Moore
ການປັບປຸງຄວາມສະຫວ່າງຂອງເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງໄດ້ສົ່ງເສີມການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຢີທີ່ບໍ່ຄາດຝັນຕ່າງໆ. ເຖິງແມ່ນວ່າການສືບຕໍ່ຂອງແນວໂນ້ມນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການປະດິດສ້າງຫຼາຍ, ມີເຫດຜົນທີ່ຈະເຊື່ອວ່ານະວັດກໍາຂອງເຕັກໂນໂລຊີ laser semiconductor ແມ່ນຢູ່ໄກຈາກການສໍາເລັດ. ຟີຊິກທີ່ມີຊື່ສຽງສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງເລເຊີ semiconductor ຕື່ມອີກໂດຍຜ່ານການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.
ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, quantum dot ໄດ້ຮັບສື່ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບອຸປະກອນ quantum ໃນປະຈຸບັນ. ຄວາມສະຫວ່າງຂອງແກນຊ້າສະເຫນີໃຫ້ມີທ່າແຮງໃນການປັບປຸງຂະຫນາດອື່ນ. ອຸປະກອນການຫຸ້ມຫໍ່ໃຫມ່ທີ່ມີການປັບປຸງການຈັບຄູ່ຄວາມຮ້ອນແລະການຂະຫຍາຍຈະສະຫນອງການປັບປຸງທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການປັບພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ງ່າຍດາຍ. ການພັດທະນາທີ່ສໍາຄັນເຫຼົ່ານີ້ຈະສະຫນອງແຜນທີ່ເສັ້ນທາງສໍາລັບການພັດທະນາ lasers semiconductor ພະລັງງານສູງໃນທົດສະວັດທີ່ຈະມາເຖິງ.
Diode-pumped solid-state ແລະ lasers ເສັ້ນໄຍ
ການປັບປຸງໃນ lasers semiconductor ພະລັງງານສູງໄດ້ເຮັດໃຫ້ການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຊີ laser ລຸ່ມເປັນໄປໄດ້; ໃນເທກໂນໂລຍີເລເຊີຊັ້ນລຸ່ມ, ເລເຊີ semiconductor ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອກະຕຸ້ນ (ປໍ້າ) ໄປເຊຍກັນ doped (ເລເຊີຂອງແຂງຂອງ diode-pumped) ຫຼືເສັ້ນໄຍ doped (ເລເຊີເສັ້ນໄຍ).
ເຖິງແມ່ນວ່າເລເຊີ semiconductor ໃຫ້ພະລັງງານເລເຊີທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, ລາຄາຖືກ, ມີຂໍ້ຈໍາກັດທີ່ສໍາຄັນສອງຢ່າງ: ພວກມັນບໍ່ເກັບຮັກສາພະລັງງານແລະຄວາມສະຫວ່າງຂອງພວກມັນຖືກຈໍາກັດ. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວເຫຼົ່ານີ້ທັງສອງ lasers ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຈໍານວນຫຼາຍ: ຫນຶ່ງສໍາລັບການປ່ຽນໄຟຟ້າເຂົ້າໄປໃນການປ່ອຍອາຍພິດ laser ແລະອື່ນສໍາລັບການເພີ່ມຄວາມສະຫວ່າງຂອງການປ່ອຍອາຍພິດ laser ໄດ້.
ໄດໂອດ-ສູບ lasers Solid-state. ໃນທ້າຍຊຸມປີ 1980, ການນໍາໃຊ້ເລເຊີ semiconductor ເພື່ອສູບ lasers ແຂງເລີ່ມຕົ້ນໄດ້ຮັບຄວາມນິຍົມໃນການນໍາໃຊ້ທາງການຄ້າ. Diode-pumped Solid-state lasers (DPSSL) ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຫຼຸດຜ່ອນຂະຫນາດແລະຄວາມຊັບຊ້ອນຂອງລະບົບການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ (ຕົ້ນຕໍແມ່ນ recirculating coolers) ແລະໄດ້ຮັບໂມດູນທີ່ມີໂຄມໄຟ arc ລວມປະຫວັດສາດສໍາລັບການ pumping ໄປເຊຍກັນເລເຊີແຂງ.
ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຂອງເລເຊີ semiconductor ໄດ້ຖືກຄັດເລືອກໂດຍອີງໃສ່ການຊ້ອນກັນຂອງເຂົາເຈົ້າກັບຄຸນສົມບັດການດູດຊຶມ spectral ຂອງຂະຫນາດກາງການໄດ້ຮັບເລເຊີແຂງ; ການໂຫຼດຄວາມຮ້ອນແມ່ນຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບລະດັບການປ່ອຍອາຍພິດວົງກວ້າງຂອງໂຄມໄຟ arc. ເນື່ອງຈາກຄວາມນິຍົມຂອງເລເຊີທີ່ອີງໃສ່ 1064 nm germanium, ຄວາມຍາວຂອງປັ໊ມ 808 nm ໄດ້ກາຍເປັນຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນເລເຊີ semiconductor ສໍາລັບຫຼາຍກວ່າ 20 ປີ.
ດ້ວຍການເພີ່ມຄວາມສະຫວ່າງຂອງເລເຊີ semiconductor multimode ແລະຄວາມສາມາດໃນການສະຖຽນລະພາບຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນ emitter ແຄບທີ່ມີປະລິມານ Bragg gratings (VBGs) ໃນກາງປີ 2000, ການຜະລິດທີ່ສອງຂອງການປັບປຸງປະສິດທິພາບການສູບ diode ໄດ້ບັນລຸຜົນ. ຄຸນສົມບັດການດູດຊຶມທີ່ແຄບກວ່າ ແລະ ໜ້ອຍລົງປະມານ 880 nm ໄດ້ກາຍເປັນຈຸດຮ້ອນສຳລັບ diodes pump ຄວາມສະຫວ່າງສູງ. diodes ເຫຼົ່ານີ້ສາມາດບັນລຸສະຖຽນລະພາບ spectral. ເລເຊີທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດກະຕຸ້ນໂດຍກົງຂອງລະດັບເທິງຂອງເລເຊີ 4F3/2 ໃນຊິລິຄອນ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບົກພ່ອງຂອງ quantum, ດັ່ງນັ້ນການປັບປຸງການສະກັດເອົາຮູບແບບພື້ນຖານທີ່ສູງກວ່າໂດຍສະເລ່ຍທີ່ຈະຖືກຈໍາກັດໂດຍເລນຄວາມຮ້ອນ.
ໃນຕອນຕົ້ນຂອງປີ 2010, ພວກເຮົາໄດ້ເຫັນທ່າອ່ຽງການຂະຫຍາຍພະລັງງານສູງຂອງເລເຊີ 1064nm ແບບຂ້າມແບບດຽວ ແລະຊຸດເລເຊີການປ່ຽນຄວາມຖີ່ຂອງເລເຊີທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນແຖບທີ່ເບິ່ງເຫັນ ແລະ ultraviolet. ເນື່ອງຈາກອາຍຸການພະລັງງານສູງຂອງ Nd:YAG ແລະ Nd:YVO4, ການປະຕິບັດການສະຫຼັບ DPSSL Q ເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ພະລັງງານກໍາມະຈອນສູງແລະພະລັງງານສູງສຸດ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການປຸງແຕ່ງວັດສະດຸ ablative ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ micromachining ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ.
ເລເຊີໃຍແກ້ວນໍາແສງ. lasers ເສັ້ນໄຍສະຫນອງວິທີການປະສິດທິພາບຫຼາຍຂອງການແປງຄວາມສະຫວ່າງຂອງ lasers semiconductor ພະລັງງານສູງ. ເຖິງແມ່ນວ່າ optics-multiplexed wavelength ສາມາດປ່ຽນ laser semiconductor ທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕ່ໍາເປັນ laser semiconductor brighter, ນີ້ແມ່ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຄວາມກວ້າງ spectral ເພີ່ມຂຶ້ນແລະຄວາມຊັບຊ້ອນ optomechanical. ເລເຊີເສັ້ນໄຍໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມີປະສິດທິພາບໂດຍສະເພາະໃນການປ່ຽນ photometric.
ເສັ້ນໄຍ double-clad ທີ່ນໍາສະເຫນີໃນຊຸມປີ 1990 ໃຊ້ເສັ້ນໃຍແບບດຽວທີ່ອ້ອມຮອບດ້ວຍ multimode cladding, ເຮັດໃຫ້ lasers multimode-pumped semiconductor-pumped lasers ທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ໄດ້ຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ສ້າງເປັນວິທີທີ່ປະຫຍັດໃນການແປງ. laser semiconductor ພະລັງງານສູງເຂົ້າໄປໃນ laser brighter. ສໍາລັບເສັ້ນໃຍ doped ytterbium (Yb), ປັ໊ມກະຕຸ້ນການດູດຊຶມຢ່າງກວ້າງຂວາງໂດຍສູນກາງຢູ່ທີ່ 915 nm ຫຼືລັກສະນະແຖບແຄບປະມານ 976 nm. ເມື່ອຄວາມຍາວຂອງທໍ່ສູບເຂົ້າໃກ້ຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນໃຍເລເຊີ, ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ quantum ແມ່ນຫຼຸດລົງ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເພີ່ມປະສິດທິພາບສູງສຸດແລະຫຼຸດຜ່ອນການກະຈາຍຄວາມຮ້ອນ.
ທັງເລເຊີເສັ້ນໄຍ ແລະເລເຊີຂອງລັດແຂງຂອງ diode ຂຶ້ນກັບການປັບປຸງຄວາມສະຫວ່າງຂອງ diode laser. ໂດຍທົ່ວໄປ, ຍ້ອນວ່າຄວາມສະຫວ່າງຂອງ lasers diode ສືບຕໍ່ປັບປຸງ, ອັດຕາສ່ວນຂອງພະລັງງານ laser ທີ່ເຂົາເຈົ້າສູບແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນ. ຄວາມສະຫວ່າງທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງເລເຊີ semiconductor ອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການປ່ຽນຄວາມສະຫວ່າງທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ.
ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາຄາດຫວັງ, ຄວາມສະຫວ່າງທາງກວ້າງຂອງພື້ນແລະ spectral ຈະມີຄວາມຈໍາເປັນສໍາລັບລະບົບໃນອະນາຄົດ, ເຊິ່ງຈະຊ່ວຍໃຫ້ການສູບນ້ໍາຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ quantum ຕ່ໍາທີ່ມີລັກສະນະການດູດຊຶມແຄບໃນເລເຊີຂອງລັດແຂງແລະການເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ wavelength multiplexing ສໍາລັບການນໍາໃຊ້ເລເຊີ semiconductor ໂດຍກົງ. ແຜນ​ການ​ກາຍ​ເປັນ​ໄປ​ໄດ້​.
ຕະຫຼາດແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ການພັດທະນາຂອງ lasers semiconductor ພະລັງງານສູງໄດ້ເຮັດໃຫ້ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນຈໍານວນຫຼາຍເປັນໄປໄດ້. lasers ເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ທົດແທນເຕັກໂນໂລຊີພື້ນເມືອງຈໍານວນຫຼາຍແລະໄດ້ປະຕິບັດປະເພດຜະລິດຕະພັນໃຫມ່.
ດ້ວຍການເພີ່ມຂຶ້ນ 10 ເທົ່າຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະການປະຕິບັດຕໍ່ທົດສະວັດ, lasers semiconductor ພະລັງງານສູງລົບກວນການດໍາເນີນງານປົກກະຕິຂອງຕະຫຼາດໃນວິທີທີ່ບໍ່ສາມາດຄາດເດົາໄດ້. ເຖິງແມ່ນວ່າມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະຄາດຄະເນໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງກ່ຽວກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນອະນາຄົດ, ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນຫຼາຍທີ່ຈະທົບທວນຄືນປະຫວັດສາດການພັດທະນາຂອງສາມທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາແລະໃຫ້ຄວາມເປັນໄປໄດ້ກອບສໍາລັບການພັດທະນາຂອງທົດສະວັດຕໍ່ໄປ (ເບິ່ງຮູບ 2).

ຮູບທີ 2. ການໃຊ້ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຄວາມສະຫວ່າງແສງເລເຊີທີ່ມີພະລັງງານສູງ (ຄ່າມາດຕະຖານຕໍ່ຄວາມສະຫວ່າງຂອງວັດ)
1980s: ການເກັບຮັກສາ optical ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ niche ເບື້ອງຕົ້ນ. ການເກັບຮັກສາ optical ແມ່ນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂະຫນາດໃຫຍ່ຄັ້ງທໍາອິດໃນອຸດສາຫະກໍາເລເຊີ semiconductor. ບໍ່ດົນຫລັງຈາກ Hall ທໍາອິດໄດ້ສະແດງ laser semiconductor infrared, General Electrics Nick Holonyak ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນ laser semiconductor ສີແດງທໍາອິດທີ່ເຫັນໄດ້. 20 ປີຕໍ່ມາ, ແຜ່ນກະທັດຮັດ (CDs) ໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີໄປສູ່ຕະຫຼາດ, ປະຕິບັດຕາມຕະຫຼາດເກັບຮັກສາ optical.
ນະວັດຕະກໍາຄົງທີ່ຂອງເທກໂນໂລຍີເລເຊີ semiconductor ໄດ້ນໍາໄປສູ່ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີການເກັບຮັກສາ optical ເຊັ່ນແຜ່ນດິຈິຕອລ versatile (DVD) ແລະ Blu-ray Disc (BD). ນີ້ແມ່ນຕະຫຼາດໃຫຍ່ທໍາອິດສໍາລັບ lasers semiconductor, ແຕ່ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວລະດັບພະລັງງານເລັກນ້ອຍຈໍາກັດການນໍາໃຊ້ອື່ນໆໃນຕະຫຼາດ niche ຂ້ອນຂ້າງຂະຫນາດນ້ອຍເຊັ່ນ: ການພິມຄວາມຮ້ອນ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທາງການແພດ, ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ aerospace ແລະການປ້ອງກັນ.
ຊຸມປີ 1990: ເຄືອຂ່າຍ optical ແມ່ນ prevailing. ໃນຊຸມປີ 1990, lasers semiconductor ໄດ້ກາຍເປັນກຸນແຈຂອງເຄືອຂ່າຍການສື່ສານ. ເລເຊີ semiconductor ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສົ່ງສັນຍານຜ່ານເຄືອຂ່າຍໃຍແກ້ວນໍາແສງ, ແຕ່ lasers pump ຮູບແບບດຽວທີ່ມີພະລັງງານສູງສໍາລັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການບັນລຸຂະຫນາດຂອງເຄືອຂ່າຍ optical ແລະສະຫນັບສະຫນູນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຂໍ້ມູນອິນເຕີເນັດຢ່າງແທ້ຈິງ.
ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງອຸດສາຫະກໍາໂທລະຄົມນໍາມາໂດຍມັນແມ່ນໄກເຖິງ, ເອົາ Spectra Diode Labs (SDL), ຫນຶ່ງໃນຜູ້ບຸກເບີກທໍາອິດໃນອຸດສາຫະກໍາເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງເປັນຕົວຢ່າງ. ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນປີ 1983, SDL ແມ່ນບໍລິສັດຮ່ວມທຶນລະຫວ່າງຍີ່ຫໍ້ເລເຊີຂອງກຸ່ມ Newport Group's Spectra-Physics ແລະ Xerox. ມັນໄດ້ຖືກເປີດຕົວໃນປີ 1995 ດ້ວຍມູນຄ່າຕະຫຼາດປະມານ 100 ລ້ານໂດລາ. ຫ້າປີຕໍ່ມາ, SDL ໄດ້ຖືກຂາຍໃຫ້ JDSU ຫຼາຍກວ່າ $ 40 ຕື້ໃນຊ່ວງເວລາສູງສຸດຂອງອຸດສາຫະກໍາໂທລະຄົມ, ຫນຶ່ງໃນການຊື້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນປະຫວັດສາດ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຟອງໂທລະຄົມນາຄົມໄດ້ລະເບີດແລະທໍາລາຍທຶນຫຼາຍຕື້ໂດລາ, ປະຈຸບັນເຫັນວ່າເປັນຟອງທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນປະຫວັດສາດ.
2000s: Lasers ກາຍເປັນເຄື່ອງມື. ເຖິງແມ່ນວ່າການລະເບີດຂອງຕະຫຼາດໂທລະຄົມນາຄົມຈະທໍາລາຍຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງ, ການລົງທຶນຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງໄດ້ວາງພື້ນຖານສໍາລັບການຮັບຮອງເອົາຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ໃນຂະນະທີ່ປະສິດທິພາບແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເພີ່ມຂຶ້ນ, lasers ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະທົດແທນ lasers ອາຍແກັສແບບດັ້ງເດີມຫຼືແຫຼ່ງການປ່ຽນແປງພະລັງງານອື່ນໆໃນຂະບວນການທີ່ຫຼາກຫຼາຍ.
ເລເຊີ semiconductor ໄດ້ກາຍເປັນເຄື່ອງມືທີ່ໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸດສາຫະກໍາມີຕັ້ງແຕ່ຂະບວນການຜະລິດແບບດັ້ງເດີມເຊັ່ນ: ການຕັດແລະການເຊື່ອມໂລຫະໄປສູ່ເຕັກໂນໂລຢີການຜະລິດທີ່ທັນສະໄຫມເຊັ່ນການຜະລິດເພີ່ມເຕີມຂອງຊິ້ນສ່ວນໂລຫະພິມ 3D. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການຜະລິດຈຸນລະພາກແມ່ນມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍຫຼາຍ, ຍ້ອນວ່າຜະລິດຕະພັນທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນ: ໂທລະສັບສະຫຼາດໄດ້ຖືກນໍາມາສູ່ການຄ້າດ້ວຍເລເຊີເຫຼົ່ານີ້. ແອັບພລິເຄຊັນການບິນ ແລະການປ້ອງກັນຕ່າງໆ ກ່ຽວຂ້ອງກັບການໃຊ້ງານທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂອງພາລະກິດທີ່ສຳຄັນ ແລະອາດຈະລວມເຖິງລະບົບພະລັງງານທິດທາງໃນຍຸກຕໍ່ໄປໃນອະນາຄົດ.
ສະຫຼຸບ 
ຫຼາຍກວ່າ 50 ປີກ່ອນຫນ້ານີ້, Moore ບໍ່ໄດ້ສະເຫນີກົດຫມາຍພື້ນຖານໃຫມ່ຂອງຟີຊິກ, ແຕ່ໄດ້ປັບປຸງຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງຕໍ່ວົງຈອນປະສົມປະສານທີ່ໄດ້ສຶກສາຄັ້ງທໍາອິດສິບປີກ່ອນ. ຄໍາພະຍາກອນຂອງລາວໄດ້ແກ່ຍາວເປັນເວລາຫຼາຍສິບປີ ແລະໄດ້ນໍາເອົາການປະດິດສ້າງທີ່ລົບກວນທີ່ຄິດບໍ່ອອກໃນປີ 1965.
ເມື່ອ Hall ສະແດງໃຫ້ເຫັນເລເຊີ semiconductor ຫຼາຍກວ່າ 50 ປີກ່ອນຫນ້ານີ້, ມັນເຮັດໃຫ້ເກີດການປະຕິວັດເຕັກໂນໂລຢີ. ເຊັ່ນດຽວກັນກັບກົດຫມາຍຂອງ Moore, ບໍ່ມີໃຜສາມາດຄາດຄະເນການພັດທະນາຄວາມໄວສູງທີ່ lasers semiconductor ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງທີ່ບັນລຸໄດ້ໂດຍການປະດິດສ້າງຈໍານວນຫລາຍຈະດໍາເນີນການຕໍ່ມາ.
ບໍ່ມີກົດລະບຽບພື້ນຖານໃນຟີຊິກເພື່ອຄວບຄຸມການປັບປຸງເຕັກໂນໂລຢີເຫຼົ່ານີ້, ແຕ່ຄວາມກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງອາດຈະກ້າວຫນ້າເລເຊີໃນແງ່ຂອງຄວາມສະຫວ່າງ. ແນວໂນ້ມນີ້ຈະສືບຕໍ່ປ່ຽນແທນເຕັກໂນໂລຢີແບບດັ້ງເດີມ, ດັ່ງນັ້ນການປ່ຽນແປງວິທີການພັດທະນາຕື່ມອີກ. ສໍາຄັນຕໍ່ກັບການເຕີບໂຕທາງດ້ານເສດຖະກິດ, ເລເຊີ semiconductor ພະລັງງານສູງຍັງຈະສົ່ງເສີມການເກີດຂອງສິ່ງໃຫມ່.