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激光器

激光的历史发展

激光的英文laser 这个词是由的首字母缩略词LASER演变而来，LASER的意思是“受激辐射光放大器”英文的单词的缩写简略。激光技术中的关键概念早在1917年爱因斯坦提出“受激辐射”时已经开始建立起来了，红光激光器，激光这个词曾经饱受争议；Gordon Gould是记载中个使用这个词汇的人。1953年，美国物理学家查尔斯·哈德·汤斯和他的学生阿瑟·肖洛制成了台微波**放大器，获得了高度相干的微波束。1958年，C.H.汤斯和A.L.肖洛把微波**放大器原理推广应用到光频范围。1960年，T.H.西奥多·梅曼制成了台红宝石激光器。1961年，伊朗科学家A.贾文等人制成了氦激光器。1962年，R.N.霍耳等人创制了半导体激光器。2013年，南非科学与工业研究国家激光中心研究人员开发出世界数字激光器，开辟了激光应用的新前景。研究成果发表在2013年8月2日英国《自然通讯》杂志上。 [2]

功率半导体激光器历史

　　1962年9月16日，通用电气公司的罗伯特·霍尔（RobertHall）带领的研究小组展示了（GaAs）半导体的红外发射，这种半导体具有“奇怪的”干涉图形，意味着相干激光-个半导体激光器的诞生。霍尔初认为半导体激光器是一个“远射”，因为当时的发光二极管效率非常低。同时他对此也持有怀疑态度，因为当时两年前才被证实、已经存在的激光器，需要“精美的镜子”。

　　1962年夏天，霍尔表示，激光器，对于麻省理工学院林肯实验室研发的效率更高的发光二极管，他感到相当**。随后，他表示很幸运能通过一些高质量的GaAs材料进行测试，并利用他作为一个业余天文学家的经验，开发出了一种方法来抛光GaAs芯片边缘，形成一个腔体。

　　霍尔成功的演示是基于辐射在交界面上来回反弹，而不是垂直反弹的设计。他谦虚地表示，此前没有人“碰巧提出这个想法。”实际上，霍尔的设计本质上是一个幸运的巧合，即形成波导的半导体材料也具有同时限制双较载流子的性质。否则就不可能实现半导体激光器。通过使用不相似的半导体材料，可以形成平板波导以使光子与载流子重叠。

　　在通用电气公司进行的这些初步演示是一项重大突破。然而，这些激光器远不是实用的器件，为了促使高功率半导体激光器的诞生，必须实现不同技术的融合。关键技术创新始于对直接带隙半导体材料和晶体生长技术的理解。

　　后来的发展包括双异质结激光器的发明和**阱激光器的后续发展。进一步增强这些核心技术的关键在于效率的提高以及腔面钝化、散热和封装技术的发展。

高功率半导体激光器的发展使得许多重要的应用成为可能。这些激光器已经取代了许多传统技术，并实现了全新产品类别。

　　随着每十年成本和性能10倍以上的提高，激光器，高功率半导体激光器以不可预知的方式破坏了市场的正常运行。虽然很难准确预测未来的应用情况，但回顾过去三十年的发展历程，为下一个十年的发展提供框架可能性是非常有意义的。

　　20世纪80年代：光存储和的小众应用。光存储是半导体激光器行业的一个大型应用。就在霍尔展示了红外半导体激光器之后不久，通用电气公司的NickHolonyak也展示了一个可见红光半导体激光器。二十年后，光盘（CD）被推向市场，随后就出现了光存储市场。

　　半导体激光器技术的不断创新带来了注入数字多功能光盘（DVD）和蓝光光盘（BD）等光存储技术的发展。这是半导体激光器的一个大市场，但是通常适度的功率水平将其他应用限制在了相对较小的利基市场，如热敏打印、应用以及精选的航空和*应用等。

　　20世纪90年代：光网络盛行。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，但是用于光放大器的较高功率的单模泵浦激光器对于实现光网络的规模化以及真正支持互联网数据的增长是至关重要的。

　　其带来的电信行业繁荣影响深远，以高功率半导体激光器行业初的**之一的SpectraDiodeLabs(SDL)为例。SDL成立于1983年，由美国Newport集团旗下的激光器品牌Spectra-Physics(光谱物理)和施乐(Xerox)合资组建，1995年上市，市值约1亿美元。五年后，绿光激光器，SDL在电信业高峰期间以**过400亿美元的价格出售给JDSU，这也大的技术收购之一。不久之后，电信业泡沫破灭，摧毁了数万亿美元的资本，现在被视为上大的泡沫。

　　2000年代：激光成为一种工具。虽然电信市场泡沫的破灭较具破坏性，但对大功率半导体激光器的巨额投资为更广泛的采用奠定了基础。随着性能和成本的提高，这些激光器在各种各样的工艺中开始取代传统的气体激光器或其他能量转换源。

　　半导体激光器已经成为广泛使用的工具。工业应用范围从传统的制造工艺（如切割和焊接）到新的先进制造技术（如3D打印金属部件的增材制造）等。微型制造应用更加多样化，因为诸如智能手机之类的关键产品已经通过这些激光器而实现了商业化。航空**和*应用涉及广泛的关键任务应用，未来还可能将包括下一代定向能源系统。