隨著效率和功率的不斷提升，激光二極管將繼續(xù)取代傳統(tǒng)技術(shù)，從而改變事物的制造方式并促成新事物的發(fā)展。

通用技術(shù)通常需要幾十年的發(fā)展，甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能帶來(lái)生產(chǎn)力的提升。這些技術(shù)一開始通常不會(huì)被很好地理解，即使在技術(shù)商業(yè)化之后，生產(chǎn)應(yīng)用仍然存在長(zhǎng)期滯后。集成電路是一個(gè)很好的研究案例。雖然晶體管在20世紀(jì)早期就被首次展示，但是其廣泛的商業(yè)化出現(xiàn)得更晚。

摩爾在1965年的短文中預(yù)言，半導(dǎo)體將快速發(fā)展，這將帶來(lái)“電子技術(shù)的普及，并將這項(xiàng)科學(xué)推向許多新的領(lǐng)域。”盡管摩爾的預(yù)測(cè)大膽且出人意料的準(zhǔn)確，但是半導(dǎo)體技術(shù)在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力提升和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之前，依然耗費(fèi)了幾十年的時(shí)間進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

同樣，人們對(duì)于高功率半導(dǎo)體激光器的顯著改進(jìn)的理解也是有限的。通過半導(dǎo)體將電子轉(zhuǎn)換成激光首先在1962年得以展示，隨后出現(xiàn)了各種各樣的補(bǔ)充性進(jìn)展，這些進(jìn)步推動(dòng)了電子轉(zhuǎn)化為高生產(chǎn)率激光的巨大進(jìn)步。這些進(jìn)展已經(jīng)支持了從光存儲(chǔ)到光網(wǎng)絡(luò)、再到廣泛的工業(yè)領(lǐng)域的重要應(yīng)用。

回顧這些進(jìn)步及積累的進(jìn)展，突出顯示了許多經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域可能產(chǎn)生甚至更大、更普遍的影響。事實(shí)上，隨著高功率半導(dǎo)體激光器的不斷改進(jìn)，它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)加速擴(kuò)展，并且會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。

半導(dǎo)體激光器的輝煌

過去幾十年來(lái)的這些創(chuàng)新，帶來(lái)了令人驚訝的累積改進(jìn)。特別是亮度的改進(jìn)尤其突出。1985年，當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的高功率半導(dǎo)體激光器可以將僅100mW的功率耦合進(jìn)芯徑105μm的光纖中?，F(xiàn)在，最先進(jìn)的高功率半導(dǎo)體激光器，可以產(chǎn)生超過250W的功率、并耦合進(jìn)芯徑105μm的光纖中，相當(dāng)于每八年功率增長(zhǎng)10倍。

摩爾推測(cè)“集成電路板上將容納更多的電子元件”。隨后，每個(gè)芯片的晶體管數(shù)量每7年增加10倍。巧合的是，高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)以類似的指數(shù)速率，將更多的光子耦合進(jìn)光纖中（見圖1）。

圖1：高功率半導(dǎo)體激光器的亮度和摩爾定律的比較

高功率半導(dǎo)體激光器亮度的提升，是各種無(wú)法預(yù)料的技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。雖然需要新的創(chuàng)新來(lái)延續(xù)這一趨勢(shì)，但有理由相信半導(dǎo)體激光技術(shù)的創(chuàng)新還遠(yuǎn)未走到盡頭。隨著工程的不斷發(fā)展，人們所熟知的物理學(xué)可以進(jìn)一步提升半導(dǎo)體激光器的性能。

例如，量子點(diǎn)增益介質(zhì)有望在當(dāng)前的量子阱器件上顯著提高效率。慢軸亮度提供了另一個(gè)數(shù)量級(jí)的改進(jìn)潛力。具有改進(jìn)的散熱和膨脹匹配的新型封裝材料，將提供持續(xù)功率提升和簡(jiǎn)化熱管理所需的增強(qiáng)功能。這些關(guān)鍵的發(fā)展將支持未來(lái)幾十年高功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展路線圖。

半導(dǎo)體激光器的未來(lái)

50多年前，摩爾沒有提出一個(gè)新的物理基本定律，而是指出了十多年前最初開始研究的集成電路的發(fā)展規(guī)律。他的預(yù)言持續(xù)了數(shù)十年，并實(shí)現(xiàn)了一系列顛覆性創(chuàng)新，這些在1965年是無(wú)法想象的。

當(dāng)Hall在50多年前展示半導(dǎo)體激光器時(shí)，他發(fā)起了一場(chǎng)技術(shù)革命。與摩爾定律一樣，沒有人能預(yù)測(cè)到隨后各式各樣的不同創(chuàng)新所帶來(lái)的高功率半導(dǎo)體激光器的輝煌成就。

物理學(xué)并沒有基本的規(guī)律來(lái)統(tǒng)治這些改進(jìn)，但持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步很可能在輝煌中維持這種指數(shù)級(jí)的發(fā)展。半導(dǎo)體激光器將繼續(xù)取代傳統(tǒng)技術(shù)，并將進(jìn)一步改變事物的制造方式。對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)更為重要的是，高功率半導(dǎo)體激光器也將改變可以制造的事物。