মুর "ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটে আরও উপাদান ঠিক করার" ধারণা করেছিলেন - তারপরে, প্রতি 7 বছরে প্রতি চিপে ট্রানজিস্টরের সংখ্যা 10 গুণ বৃদ্ধি পায়। কাকতালীয়ভাবে, উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি অনুরূপ সূচকীয় হারে ফাইবারে আরও ফোটন যুক্ত করে (চিত্র 1 দেখুন)।
চিত্র 1. উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উজ্জ্বলতা এবং মুরের সূত্রের সাথে তুলনা
উচ্চ শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উজ্জ্বলতার উন্নতি বিভিন্ন অপ্রত্যাশিত প্রযুক্তির বিকাশকে উন্নীত করেছে। যদিও এই প্রবণতা অব্যাহত রাখার জন্য আরও নতুনত্বের প্রয়োজন, তবে বিশ্বাস করার কারণ রয়েছে যে সেমিকন্ডাক্টর লেজার প্রযুক্তির উদ্ভাবন সম্পূর্ণ হওয়া থেকে অনেক দূরে। সুপরিচিত পদার্থবিদ্যা ক্রমাগত প্রযুক্তিগত উন্নয়নের মাধ্যমে সেমিকন্ডাক্টর লেজারের কর্মক্ষমতা আরও উন্নত করতে পারে।
উদাহরণস্বরূপ, বর্তমান কোয়ান্টাম ওয়েল ডিভাইসের তুলনায় কোয়ান্টাম ডট গেইন মিডিয়া উল্লেখযোগ্যভাবে দক্ষতা বৃদ্ধি করতে পারে। ধীর অক্ষের উজ্জ্বলতা মাত্রার উন্নতির সম্ভাবনার আরেকটি ক্রম অফার করে। উন্নত থার্মাল এবং এক্সপেনশন ম্যাচিং সহ নতুন প্যাকেজিং উপকরণ ক্রমাগত পাওয়ার সামঞ্জস্য এবং সরলীকৃত তাপ ব্যবস্থাপনার জন্য প্রয়োজনীয় বর্ধন সরবরাহ করবে। এই মূল উন্নয়নগুলি আসন্ন দশকগুলিতে উচ্চ শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলির বিকাশের জন্য একটি রোডম্যাপ প্রদান করবে।
ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট এবং ফাইবার লেজার
উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উন্নতি ডাউনস্ট্রিম লেজার প্রযুক্তির বিকাশকে সম্ভব করেছে; ডাউনস্ট্রিম লেজার প্রযুক্তিতে, সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলিকে উত্তেজিত করতে (পাম্প) ডোপড ক্রিস্টাল (ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার) বা ডোপড ফাইবার (ফাইবার লেজার) ব্যবহার করা হয়।
যদিও সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি উচ্চ-দক্ষতা, কম খরচে লেজার শক্তি সরবরাহ করে, তবে দুটি মূল সীমাবদ্ধতা রয়েছে: তারা শক্তি সঞ্চয় করে না এবং তাদের উজ্জ্বলতা সীমিত। মূলত এই দুটি লেজার অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহার করা প্রয়োজন: একটি লেজার নির্গমনে বিদ্যুৎ রূপান্তর করার জন্য এবং অন্যটি লেজার নির্গমনের উজ্জ্বলতা বাড়ানোর জন্য।
ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার। 1980 এর দশকের শেষের দিকে, সলিড-স্টেট লেজারগুলিকে পাম্প করার জন্য সেমিকন্ডাক্টর লেজারের ব্যবহার বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে জনপ্রিয়তা অর্জন করতে শুরু করে। ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার (DPSSL) তাপ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের আকার এবং জটিলতাকে ব্যাপকভাবে কমিয়ে দেয় (প্রধানত কুলার রিসার্কুলেটিং) এবং এমন মডিউলগুলি প্রাপ্ত করে যেগুলি সলিড-স্টেট লেজার ক্রিস্টাল পাম্প করার জন্য ঐতিহাসিকভাবে একত্রিত আর্ক ল্যাম্প রয়েছে।
সেমিকন্ডাক্টর লেজারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বাচন করা হয় সলিড-স্টেট লেজার লাভ মিডিয়ামের বর্ণালী শোষণ বৈশিষ্ট্যের সাথে তাদের ওভারল্যাপের উপর ভিত্তি করে; আর্ক ল্যাম্পের প্রশস্ত-ব্যান্ড নির্গমন বর্ণালীর তুলনায় তাপের লোড ব্যাপকভাবে হ্রাস পেয়েছে। 1064 এনএম জার্মেনিয়াম-ভিত্তিক লেজারগুলির জনপ্রিয়তার কারণে, 808 এনএম পাম্প তরঙ্গদৈর্ঘ্য 20 বছরেরও বেশি সময় ধরে সেমিকন্ডাক্টর লেজারের বৃহত্তম তরঙ্গদৈর্ঘ্য হয়ে উঠেছে।
মাল্টিমোড সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উজ্জ্বলতা বৃদ্ধি এবং 2000-এর মাঝামাঝি ভলিউম ব্র্যাগ গ্রেটিংস (VBGs) সহ সংকীর্ণ ইমিটার লাইন প্রস্থকে স্থিতিশীল করার ক্ষমতার সাথে, উন্নত ডায়োড পাম্পিং দক্ষতার দ্বিতীয় প্রজন্ম অর্জন করা হয়েছিল। প্রায় 880 এনএম দুর্বল এবং বর্ণালীভাবে সংকীর্ণ শোষণ বৈশিষ্ট্যগুলি উচ্চ উজ্জ্বলতা পাম্প ডায়োডগুলির জন্য হট স্পট হয়ে উঠেছে। এই ডায়োডগুলি বর্ণালী স্থিতিশীলতা অর্জন করতে পারে। এই উচ্চ-পারফরম্যান্স লেজারগুলি সরাসরি সিলিকনে লেজারের উপরের স্তর 4F3/2কে উত্তেজিত করতে পারে, কোয়ান্টাম ত্রুটিগুলি হ্রাস করে, যার ফলে উচ্চ-গড় মৌলিক মোডগুলির নিষ্কাশনকে উন্নত করে যা অন্যথায় তাপীয় লেন্স দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকবে।
2010 এর শুরুতে, আমরা একক-ক্রস-মোড 1064nm লেজারের উচ্চ-শক্তি স্কেলিং প্রবণতা এবং দৃশ্যমান এবং অতিবেগুনী ব্যান্ডগুলিতে কাজ করা ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তর লেজারগুলির সম্পর্কিত সিরিজের সাক্ষী হয়েছি। Nd:YAG এবং Nd:YVO4 এর দীর্ঘ উচ্চ শক্তির রাজ্যের জীবনকালের কারণে, এই DPSSL Q স্যুইচিং অপারেশনগুলি উচ্চ পালস শক্তি এবং সর্বোচ্চ শক্তি প্রদান করে, যা এগুলিকে অপসারণ উপাদান প্রক্রিয়াকরণ এবং উচ্চ নির্ভুলতা মাইক্রোমেশিনিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে।
ফাইবার অপটিক লেজার। ফাইবার লেজারগুলি উচ্চ শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলির উজ্জ্বলতা রূপান্তর করার আরও কার্যকর উপায় সরবরাহ করে। যদিও তরঙ্গদৈর্ঘ্য-মাল্টিপ্লেক্সড অপটিক্স একটি অপেক্ষাকৃত কম-লুমিনেন্স সেমিকন্ডাক্টর লেজারকে একটি উজ্জ্বল সেমিকন্ডাক্টর লেজারে রূপান্তর করতে পারে, এটি বর্ধিত বর্ণালী প্রস্থ এবং অপ্টোমেকানিকাল জটিলতার কারণে। ফাইবার লেজারগুলি ফটোমেট্রিক রূপান্তরে বিশেষভাবে কার্যকর বলে দেখানো হয়েছে।
1990-এর দশকে প্রবর্তিত ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারগুলি একটি মাল্টিমোড ক্ল্যাডিং দ্বারা বেষ্টিত একক-মোড ফাইবার ব্যবহার করে, যা উচ্চ-শক্তি, কম খরচের মাল্টিমোড সেমিকন্ডাক্টর-পাম্পড লেজারগুলিকে দক্ষতার সাথে ফাইবারে ইনজেকশন করতে সক্ষম করে, যা একটি রূপান্তর করার আরও একটি অর্থনৈতিক উপায় তৈরি করে। একটি উজ্জ্বল লেজারে উচ্চ শক্তি সেমিকন্ডাক্টর লেজার। ytterbium (Yb) ডোপড ফাইবারগুলির জন্য, পাম্পটি 915 এনএম কেন্দ্রিক একটি বিস্তৃত শোষণ বা 976 এনএমের কাছাকাছি একটি সংকীর্ণ ব্যান্ড বৈশিষ্ট্যকে উত্তেজিত করে। পাম্প তরঙ্গদৈর্ঘ্য ফাইবার লেজারের লেজিং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছে আসার সাথে সাথে তথাকথিত কোয়ান্টাম ত্রুটিগুলি হ্রাস পায়, যার ফলে দক্ষতা সর্বাধিক হয় এবং তাপ অপচয়ের পরিমাণ হ্রাস পায়।
ফাইবার লেজার এবং ডায়োড-পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার উভয়ই ডায়োড লেজারের উজ্জ্বলতার উন্নতির উপর নির্ভর করে। সাধারণভাবে, ডায়োড লেজারগুলির উজ্জ্বলতা যেমন উন্নত হতে থাকে, লেজারের শক্তির অনুপাত যা তারা পাম্প করে তাও বৃদ্ধি পাচ্ছে। সেমিকন্ডাক্টর লেজারের বর্ধিত উজ্জ্বলতা আরও দক্ষ উজ্জ্বলতা রূপান্তরকে সহজতর করে।
আমরা যেমন আশা করব, স্থানিক এবং বর্ণালী উজ্জ্বলতা ভবিষ্যতের সিস্টেমগুলির জন্য প্রয়োজনীয় হবে, যা সলিড-স্টেট লেজারগুলিতে সংকীর্ণ শোষণ বৈশিষ্ট্য সহ কম কোয়ান্টাম ত্রুটি পাম্পিং এবং সরাসরি সেমিকন্ডাক্টর লেজার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ঘন তরঙ্গদৈর্ঘ্য মাল্টিপ্লেক্সিং সক্ষম করবে। পরিকল্পনা সম্ভব হয়।
বাজার এবং অ্যাপ্লিকেশন
উচ্চ শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উন্নয়ন অনেক গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন সম্ভব করেছে। এই লেজারগুলি অনেক ঐতিহ্যবাহী প্রযুক্তি প্রতিস্থাপন করেছে এবং নতুন পণ্য বিভাগ প্রয়োগ করেছে।
প্রতি দশকে খরচ এবং কর্মক্ষমতা 10-গুণ বৃদ্ধির সাথে, উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি অপ্রত্যাশিত উপায়ে বাজারের স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপকে ব্যাহত করে। যদিও ভবিষ্যতের অ্যাপ্লিকেশনগুলির সঠিকভাবে ভবিষ্যদ্বাণী করা কঠিন, তবে বিগত তিন দশকের উন্নয়ন ইতিহাস পর্যালোচনা করা এবং পরবর্তী দশকের উন্নয়নের জন্য কাঠামোর সম্ভাবনা প্রদান করা খুবই তাৎপর্যপূর্ণ (চিত্র 2 দেখুন)।
চিত্র 2. উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উজ্জ্বলতা জ্বালানি প্রয়োগ (ওয়াট উজ্জ্বলতা প্রতি মানসম্মত খরচ)
1980: অপটিক্যাল স্টোরেজ এবং প্রাথমিক কুলুঙ্গি অ্যাপ্লিকেশন। অপটিক্যাল স্টোরেজ সেমিকন্ডাক্টর লেজার শিল্পে প্রথম বড় আকারের অ্যাপ্লিকেশন। হল প্রথম ইনফ্রারেড সেমিকন্ডাক্টর লেজার দেখানোর কিছুক্ষণ পরে, জেনারেল ইলেকট্রিক্স নিক হোলোনিয়াকও প্রথম দৃশ্যমান লাল সেমিকন্ডাক্টর লেজার দেখালেন। বিশ বছর পর, কমপ্যাক্ট ডিস্ক (সিডি) বাজারে আনা হয়, তারপরে অপটিক্যাল স্টোরেজ বাজার।
সেমিকন্ডাক্টর লেজার প্রযুক্তির ক্রমাগত উদ্ভাবন ডিজিটাল বহুমুখী ডিস্ক (ডিভিডি) এবং ব্লু-রে ডিস্ক (বিডি) এর মতো অপটিক্যাল স্টোরেজ প্রযুক্তির বিকাশের দিকে পরিচালিত করেছে। এটি সেমিকন্ডাক্টর লেজারের জন্য প্রথম বড় বাজার, তবে সাধারণত শালীন শক্তির মাত্রা অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে তুলনামূলকভাবে ছোট কুলুঙ্গি বাজার যেমন তাপীয় মুদ্রণ, চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশন এবং নির্বাচিত মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সীমাবদ্ধ করে।
1990 এর দশক: অপটিক্যাল নেটওয়ার্ক বিরাজ করছে। 1990 এর দশকে, সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি যোগাযোগ নেটওয়ার্কের চাবিকাঠি হয়ে ওঠে। সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি ফাইবার অপটিক নেটওয়ার্কগুলিতে সংকেত প্রেরণ করতে ব্যবহৃত হয়, তবে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলির জন্য উচ্চ শক্তির একক মোড পাম্প লেজারগুলি অপটিক্যাল নেটওয়ার্কগুলির স্কেল অর্জনের জন্য এবং সত্যিকার অর্থে ইন্টারনেট ডেটা বৃদ্ধিতে সহায়তা করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
এটির দ্বারা আনা টেলিযোগাযোগ শিল্পের উত্থান সুদূরপ্রসারী, স্পেকট্রা ডায়োড ল্যাবস (SDL), উচ্চ শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজার শিল্পের প্রথম অগ্রগামীদের একটি উদাহরণ হিসেবে। 1983 সালে প্রতিষ্ঠিত, SDL নিউপোর্ট গ্রুপের লেজার ব্র্যান্ড স্পেকট্রা-ফিজিক্স এবং জেরক্সের মধ্যে একটি যৌথ উদ্যোগ। এটি 1995 সালে প্রায় $100 মিলিয়নের বাজার মূলধনের সাথে চালু হয়েছিল। পাঁচ বছর পরে, টেলিকম শিল্পের শীর্ষে থাকাকালীন SDL JDSU-এর কাছে $40 বিলিয়নেরও বেশি দামে বিক্রি হয়েছিল, যা ইতিহাসের অন্যতম বৃহত্তম প্রযুক্তি অধিগ্রহণ। শীঘ্রই, টেলিকমিউনিকেশন বুদ্বুদ ফেটে যায় এবং ট্রিলিয়ন ডলার পুঁজি ধ্বংস করে, যা এখন ইতিহাসের সবচেয়ে বড় বুদবুদ হিসাবে দেখা হয়।
2000: লেজার একটি হাতিয়ার হয়ে ওঠে। যদিও টেলিযোগাযোগ বাজারের বুদ্বুদ ফেটে যাওয়া অত্যন্ত ধ্বংসাত্মক, উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর লেজারে বিপুল বিনিয়োগ ব্যাপকভাবে গ্রহণের ভিত্তি তৈরি করেছে। কর্মক্ষমতা এবং খরচ বৃদ্ধির সাথে সাথে, এই লেজারগুলি বিভিন্ন প্রক্রিয়ায় ঐতিহ্যগত গ্যাস লেজার বা অন্যান্য শক্তি রূপান্তর উত্স প্রতিস্থাপন করতে শুরু করেছে।
সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি একটি বহুল ব্যবহৃত হাতিয়ার হয়ে উঠেছে। শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলি ঐতিহ্যগত উত্পাদন প্রক্রিয়া যেমন কাটিং এবং সোল্ডারিং থেকে শুরু করে নতুন উন্নত উত্পাদন প্রযুক্তি যেমন 3D প্রিন্টেড ধাতব অংশগুলির সংযোজন উত্পাদন। মাইক্রো-উৎপাদন অ্যাপ্লিকেশনগুলি আরও বৈচিত্র্যময়, কারণ স্মার্টফোনের মতো মূল পণ্যগুলি এই লেজারগুলির সাথে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে৷ মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা অ্যাপ্লিকেশনগুলি মিশন-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলির একটি বিস্তৃত পরিসর জড়িত এবং ভবিষ্যতে পরবর্তী প্রজন্মের দিকনির্দেশক শক্তি সিস্টেমগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করবে।
যোগফল
50 বছরেরও বেশি আগে, মুর পদার্থবিজ্ঞানের একটি নতুন মৌলিক আইনের প্রস্তাব করেননি, তবে দশ বছর আগে প্রথম অধ্যয়ন করা সমন্বিত সার্কিটগুলিতে দুর্দান্ত উন্নতি করেছিলেন। তার ভবিষ্যদ্বাণী কয়েক দশক ধরে চলেছিল এবং এর সাথে 1965 সালে অকল্পনীয় ছিল এমন একটি বিপর্যয়কর উদ্ভাবন নিয়ে এসেছিল।
50 বছরেরও বেশি আগে হল যখন সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি প্রদর্শন করেছিল, তখন এটি একটি প্রযুক্তিগত বিপ্লবের সূত্রপাত করেছিল। মুরের আইনের মতো, কেউ উচ্চ-গতির বিকাশের ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারে না যে উচ্চ-তীব্রতার সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি বিপুল সংখ্যক উদ্ভাবনের দ্বারা অর্জিত হবে।
এই প্রযুক্তিগত উন্নতিগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য পদার্থবিজ্ঞানে কোন মৌলিক নিয়ম নেই, তবে ক্রমাগত প্রযুক্তিগত অগ্রগতি লেজারকে উজ্জ্বলতার ক্ষেত্রে অগ্রসর করতে পারে। এই প্রবণতাটি প্রথাগত প্রযুক্তির প্রতিস্থাপন অব্যাহত রাখবে, এইভাবে জিনিসগুলিকে বিকশিত করার পদ্ধতিকে আরও পরিবর্তন করবে। অর্থনৈতিক প্রবৃদ্ধির জন্য আরও গুরুত্বপূর্ণ, উচ্চ-শক্তি সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলিও নতুন জিনিসের জন্মকে উন্নীত করবে।
কপিরাইট @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - China Fiber Optic Modules, Fiber Coupled Lasers Manufacturers, Laser Components Suppliers সর্বস্বত্ব সংরক্ষিত।