Lāzera mikroshēma

Lāzera mikroshēma, saukta arī par nemontētu diodes lāzera stieni, ir viena emitētāja lāzera mikroshēma vai viena stieņa lāzera mikroshēma, kas nav piestiprināta pie siltuma izlietnes un kam nav ārējā iepakojuma. Izvēlieties no GaAs, InP un GaSb pusvadītāju materiāliem, lai iegūtu viļņa garumu no 450 nm līdz 2 µm, kas nodrošina izcilu uzticamību un veiktspēju.

Lāzera mikroshēma ir miniatūra mikroshēma, kurā ir integrēti lāzeri un citi optoelektroniskie komponenti. Lāzera mikroshēmas galvenā sastāvdaļa ir pusvadītāju lāzers, kas izmanto elektronu un pusvadītāju materiālos esošo caurumu rekombinācijas procesu, lai radītu lāzerus. Lāzera mikroshēmas ir mazākas un vieglākas nekā tradicionālie gāzes lāzeri vai cietvielu lāzeri, tāpēc tās ir piemērotas integrēšanai dažādās pārnēsājamās un iegultās ierīcēs.

Viens emitētājs

Viens bārs

VCSEL mikroshēma

Viena emitētāja EEL mikroshēma

Viena stieņa EEL mikroshēma

Galvenā atšķirība starp viena emitera lāzera mikroshēmu un viena stieņa lāzera mikroshēmu ir to struktūra un pielietojums. Viena emitētāja lāzera mikroshēma parasti attiecas uz vienu lāzera mikroshēmu, savukārt viena stieņa lāzera mikroshēma ir sloksnes formas struktūras, kas sastāv no vairākām lāzera mikroshēmām.

Viena emitētāja lāzera mikroshēma sastāv no vienas lāzera mikroshēmas, un tai parasti ir mazāks izmērs un mazāka jauda. Tos parasti izmanto lietojumprogrammās, kurās nepieciešama precīza stara kontrole, piemēram, optiskās šķiedras sakaros un lāzera norādes. Viena emitētāja lāzera mikroshēmas īpašības ir to augstā staru kūļa kvalitāte, un tās ir piemērotas lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta virzība un augsts spilgtums.

Viena stieņa lāzera mikroshēma ir sloksnes formas struktūras, kas sastāv no vairākām lāzera mikroshēmām, un tām parasti ir lielāks izmērs un lielāka jauda. Viena joslas lāzera mikroshēma ir piemērota lietojumiem, kuriem nepieciešama liela jauda, ​​piemēram, materiālu apstrādei, medicīnas iekārtām un zinātniskās pētniecības instrumentiem. Viena stieņa lāzera mikroshēmas īpašības ir to lielā izejas jauda, ​​un tās ir piemērotas lietojumiem, kuriem nepieciešama liela apstarošana vai liela enerģija.

Tehnisko detaļu un pielietojuma ziņā viena emitera lāzera mikroshēma un viena stieņa lāzera mikroshēma atšķiras arī ar sagatavošanas metodēm un materiālu izvēli. Viena emitētāja lāzera mikroshēma parasti tiek sagatavota, izmantojot metāla organisko ķīmisko tvaiku pārklāšanas tehnoloģiju, un tai ir augsta staru kūļa kvalitāte un efektivitāte. Viena stieņa lāzera mikroshēma ļauj izvairīties no sānu lāzerēšanas, pateicoties epitaksiālā slāņa un izolācijas rievas konstrukcijai, un uzlabo ierīces uzticamību un izturību.

Neuzmontētus lāzera stieņus var sagriezt viena emitera lāzera mikroshēmās, veicot šādas darbības:

Ierakstīšana: uz katras nemontētas lāzera stieņa, kas jāsadala, tiek veikta skrāpēšana starp divām blakus esošām mikroshēmām.

Plēves izplešanās: līmplēve ar piestiprinātu lāzera stieni tiek pārnesta uz plēves izplešanās iekārtu pirmajai plēves izplešanai. Pēc plēves izplešanās pabeigšanas līmplēve atrodas pirmajā izplešanās stāvoklī un paliek šajā stāvoklī.

Sadalīšana: līmplēve pirmajā izplešanās stāvoklī tiek pārnesta uz sadalīšanas iekārtu, un lāzera stienis tiek sadalīts pa skrejlīniju, lai atdalītu mikroshēmas uz lāzera stieņa vienu no otras. Paplašinot līmplēvi, kas piestiprināta pie lāzera stieņa pirms sadalīšanas, šķembām tiek nodrošināts priekšspriegums abās skrejlīnijas pusēs, lai šķembas varētu dabiski un tīri atdalīt šķelšanas virzienā, izvairoties no šķembu sadursmes ar katru. citi sadalīšanas un sabojāšanas laikā.

Šīs metodes galvenais mērķis ir nodrošināt iepriekšēju spriegumu, paplašinot plēvi, lai nodrošinātu, ka šķembas var dabiski atdalīt gar skrāpēšanas virzienu sadalīšanas laikā, tādējādi uzlabojot skaidu iznākumu un kvalitāti.

Attālumam starp neuzmontētā lāzera stieņa emitētājiem ir būtiska ietekme uz veiktspēju. Vienmērīgs izstarotāju attālums var nodrošināt labāku neuzmontētā lāzera stieņa siltuma izkliedes efektu, tādējādi uzlabojot neuzmontētā lāzera stieņa kalpošanas laiku un stabilitāti.

Attālums starp neuzmontētā lāzera stieņa emitētājiem ietekmēs siltuma izkliedes efektu. Ja atstatums starp emitētājiem ir nevienmērīgs, dažu emitētāju temperatūra var būt pārāk augsta, tādējādi ietekmējot lāzera veiktspēju un kalpošanas laiku. Pielāgojot katra stieņa emitētāja platumu, visa stieņa siltuma izkliedi var padarīt vienmērīgāku, un var izvairīties no tā, ka vidējā emitētāja temperatūra ir ievērojami augstāka par malas emitētāja temperatūru, tādējādi samazinot problēmas. par viļņa garuma nobīdi un impulsa platuma samazināšanu.

Atstatums starp emitētājiem ietekmē arī neuzmontētās lāzera joslas spilgtumu. Ja attālums starp izstarotājiem ir pārāk liels, tas var radīt nevienmērīgu spilgtumu un ietekmēt displeja efektu. Atbilstošs attālums starp emitētājiem var nodrošināt neuzmontētas lāzera joslas displeja efektu un veiktspēju dažādos pielietojuma scenārijos.

Lāzera mikroshēmu iepakošanai izmantotajām siltuma izlietnēm ir vairākas prasības, tostarp siltumvadītspēja, termiskās izplešanās koeficienta saskaņošana, termiskā stresa atbrīvošanas spēja un virsmas apstrāde. ‌

Pirmkārt, siltumvadītspēja ir viens no svarīgiem siltuma izlietnes materiālu parametriem. Lāzera mikroshēmas darbības laikā rada daudz siltuma. Ja siltumu nevar savlaicīgi izkliedēt, tas ietekmēs lāzera veiktspēju un kalpošanas laiku. Tāpēc siltuma izlietnes materiālam ir jābūt ar augstu siltumvadītspēju, lai efektīvi novadītu siltumu. Parastiem siltuma izlietnes materiāliem, piemēram, alumīnija nitrīdam, silīcija karbīdam, dimantiem utt., ir augsta siltumvadītspēja‌.

Otrkārt, ļoti svarīga ir arī termiskās izplešanās koeficienta saskaņošana. Lāzera mikroshēmu un siltuma izlietnes materiālu termiskās izplešanās koeficientiem ir jāsakrīt, lai samazinātu temperatūras izmaiņu radīto stresu un novērstu plaisas vai deformāciju starp materiāliem. Piemēram, alumīnija nitrīda termiskās izplešanās koeficients ir 4,6×10^-6/K, kas ir tuvu lāzera mikroshēmu termiskās izplešanās koeficientam, tāpēc to bieži izmanto kā pārejas siltuma izlietnes materiālu.

Turklāt galvenais faktors ir arī termiskā sprieguma atbrīvošanās spēja. Darbības laikā lāzera radītais siltums radīs termisko spriegumu starp mikroshēmu un siltuma izlietni. Ja siltuma izlietnes materiāls nevar efektīvi atbrīvot šos spriegumus, tas var izraisīt lāzera veiktspējas pasliktināšanos vai kļūmi. Tāpēc siltuma izlietnes materiālam ir jābūt labām termiskā sprieguma atbrīvošanas iespējām‌.

Visbeidzot, virsmas apstrāde ietekmē arī siltuma izlietnes veiktspēju. Siltuma izlietnes materiāla virsmas apstrādei ir jāatbilst noteiktām izskata un fizikālās un ķīmiskās pārbaudes prasībām, lai nodrošinātu tā uzticamību un izturību praktiskos lietojumos.

Rezumējot, siltuma izlietnei, ko izmanto iepakotām lāzera mikroshēmām, ir jābūt ar augstu siltumvadītspēju, jāatbilst mikroshēmas termiskās izplešanās koeficientam, labām termiskā sprieguma atbrīvošanās iespējām un atbilstošai virsmas apstrādei, lai nodrošinātu lāzera stabilitāti un ilgtermiņa uzticamību.

‌Nemontētu lāzera mikroshēmu stieņu iepakošanas galvenie posmi ir: piemērotu iepakojuma materiālu izvēle, iepakojuma struktūras projektēšana, metināšanas un līmēšanas veikšana, kā arī siltuma pārvaldības optimizēšana.

Pirmkārt, atbilstoša iepakojuma materiāla izvēle ir galvenais, lai nodrošinātu neuzmontētā lāzera mikroshēmu stieņa veiktspēju. Piemēram, zelta-alvas cietlodmetālu var izmantot, lai iepakotu lieljaudas gallija nitrīda (GaN) zilo pusvadītāju lāzera stieņus, un vara-volframa pārejas siltuma izlietni var izmantot kā bufera slāni, lai nomāktu iepakojuma atlikušo spriegumu. Turklāt InGaAs / AlGaAs epitaksiālo materiālu sistēmu var izmantot arī, lai izstrādātu lieljaudas konusveida pusvadītāju lāzera stieņu blokus.

Otrkārt, pareizi izstrādāta iepakojuma struktūra ir ļoti svarīga, lai uzlabotu neuzmontētu lāzera mikroshēmu stieņu veiktspēju. Piemēram, iepakojuma struktūru var uzbūvēt, izmantojot tādus komponentus kā mikrokanālu siltuma izlietnes, izolācijas plēves un vara lentes, lai panāktu labu siltuma pārvaldību un strāvas sadali.

Tālāk seko lodēšanas un līmēšanas process. Augstas precizitātes novietošanas iekārta tiek izmantota, lai mikroshēmu eutektiski savienotu ar vara-volframa pārejas siltuma izlietni, un metināšanas temperatūra, spiediens un laiks tiek stingri kontrolēti, lai nodrošinātu metināšanas kvalitāti. Eksperimenti liecina, ka atbilstoši metināšanas parametri var ievērojami samazināt termisko pretestību un sliekšņa strāvu, tādējādi uzlabojot izejas optisko jaudu un fotoelektriskās konversijas efektivitāti.

Visbeidzot, siltuma pārvaldības optimizēšana ir svarīgs pasākums, lai nodrošinātu neuzmontētu lāzera mikroshēmu stieņu ilgtermiņa stabilu darbību. Racionāli projektējot siltuma izlietnes struktūru un izvēloties piemērotus materiālus, var efektīvi samazināt siltuma pretestību, uzlabot siltuma izkliedes efektivitāti un pagarināt neuzmontēto lāzera mikroshēmu stieņu kalpošanas laiku.

1. Novērst piesārņojumu: neuzmontētais lāzera stienis ir jāiepako bezputekļiem un sterilā vidē, lai novērstu daļiņu un mikroorganismu iekļūšanu. Šie piesārņotāji var ietekmēt neuzmontētā lāzera stieņa darbību un kalpošanas laiku un pat izraisīt iepakojuma bojājumus.

2. Uzlabojiet iepakojuma kvalitāti: vides kontrole tīrā telpā var nodrošināt, ka temperatūra, mitrums un gaisa plūsma iepakošanas procesā ir vislabākajā stāvoklī, tādējādi uzlabojot iepakojuma kvalitāti un konsistenci. Tas palīdz samazināt iepakojuma defektus un uzlabot produktu kvalitāti.

3. Pagariniet kalpošanas laiku. Iepakojums tīrā vidē var samazināt neuzmontētā lāzera stieņa bojājumus, ko izraisa ārēji faktori, tādējādi pagarinot tā kalpošanas laiku. Tīrā telpa samazina piesārņojuma problēmas, kas var rasties iepakošanas procesā, stingri kontrolējot vides apstākļus, kā arī aizsargā neuzmontētā lāzera stieņa stabilitāti un uzticamību.

4. Uzlabojiet ražošanas efektivitāti: efektīva filtrēšanas sistēma un stingri kontrolēti vides apstākļi tīrā telpā var samazināt ražošanas pārtraukumus un pārstrādi, ko izraisa piesārņojums, tādējādi uzlabojot kopējo ražošanas efektivitāti. Turklāt tīrā telpa var arī nodrošināt ražošanas procesa nepārtrauktību un stabilitāti, vēl vairāk uzlabojot ražošanas efektivitāti.

Strukturālās atšķirības:

‌EEL (Edge Emitting Laser): EEL izmanto starojuma emisiju gar ass virzienu, tas ir, gaisma tiek izstarota ierīces plaknes virzienā, parasti ar cilindrisku struktūru, un gaisma izstaro lāzera staru no sāniem.

‌VCSEL (vertikālās dobuma virsmas izstarojošais lāzers): VCSEL struktūra ir vertikāla, tas ir, gaisma ir perpendikulāra ierīcei, un gaisma galvenokārt tiek izstarota no augšas, veidojot apļveida plankumu.

Emisijas režīms:

‌EEL: lāzera stars tiek izstarots no sāniem caur cilindrisku struktūru.

VCSEL: Virsmu izstarojošs lāzers, gaisma galvenokārt tiek izstarota no augšas.

Plankuma forma:

‌ZUSIS: izstarotā vieta ir eliptiska.

VCSEL: izstarotā vieta ir apļveida.

Veiktspējas atšķirības:

‌EEL: Tam ir lielāka viena lāzera izejas jauda un enerģija, kas ir piemērota lietojumiem ar augstām enerģijas prasībām.

‌VCSEL‌: tam ir augsta iekšējā kvantu efektivitāte un labāka termiskā stabilitāte, un tas var sasniegt lielu ātrumu, zemu enerģijas patēriņu un plašu temperatūras diapazonu.

Pielietošanas jomas:

‌EEL‌: to galvenokārt izmanto ātrdarbīgiem sakariem, piemēram, optisko šķiedru sakariem, lāzerdrukāšanai, optiskajiem diskiem un optiskajai mērīšanai un noteikšanai‌.

‌VCSEL‌: to parasti izmanto datu centra optiskajā starpsavienojumā, lidarā, sejas atpazīšanā, 3D skenēšanā un citās lietojumprogrammās.

Rezumējot, EEL un VCSEL ir būtiskas atšķirības struktūrā, emisijas režīmā, vietas formā, veiktspējā un pielietojuma jomās. Lietotāji var izvēlēties piemērotu lāzera mikroshēmu atbilstoši īpašām vajadzībām.

EEL Edge Emitting Laser mikroshēmas darbs galvenokārt ietver šādas darbības:

1. Nesēja iesmidzināšana: pielietojot novirzi uz priekšu, elektroni tiek ievadīti no N tipa apgabala aktīvajā slānī, un caurumi tiek ievadīti no P veida apgabala aktīvajā slānī. Aktīvajā slānī elektroni un caurumi rekombinējas, veidojot fotonus. Šis process ir līdzīgs gaismas diodei (LED), bet EEL ir panākt lāzeru, nevis parasto gaismu.

2. Stimulētais starojums un gaismas pastiprināšana: fotoni, kas rodas aktīvajā slānī, mijiedarbojas ar citiem ierosinātiem elektroniem, izraisot šo elektronu pāreju uz zemas enerģijas stāvokli un izstaro vairāk fotonu ar tādu pašu fāzi, frekvenci un virzienu kā sākotnējiem fotoniem. Tas ir stimulēts starojums. Kad fotoni atstarojas uz priekšu un atpakaļ starp šiem spoguļiem, aktīvajā slānī tiek ģenerēti vairāk stimulētu starojuma fotonu, kas veido gaismas pastiprināšanas mehānismu rezonanses dobumā.

3. Rezonanses dobums un gaismas pastiprināšana. Tā kā EEL aktīvais slānis ir iegults starp diviem paralēliem spoguļiem (gala virsmām), šie spoguļi atstaros dažus fotonus atpakaļ aktīvajā slānī. Kad fotoni atstarojas uz priekšu un atpakaļ starp diviem spoguļiem, aktīvajā slānī tiek ģenerēti vairāk stimulētu starojuma fotonu. Šis atkārtotais gaismas pastiprināšanas process veido gaismas pastiprināšanas mehānismu rezonanses dobumā.

4. Lāzera izvade‌: kad fotonu skaits rezonanses dobumā sasniedz noteiktu slieksni, daži fotoni tiks izstaroti caur gala virsmu ar zemāku atstarošanas spēju, veidojot lāzera izvadi. EEL lāzera stara virziens ir paralēls mikroshēmas virsmai, tāpēc to sauc par malu izstarojošu lāzeru.

Četras dzesēšanas metodes

Dabiskā konvekcijas dzesētāja dzesēšana‌: šajā metodē tiek izmantoti materiāli ar augstu siltumvadītspēju, lai noņemtu radīto siltumu un izkliedētu siltumu dabiskās konvekcijas ceļā. Turklāt spuras var arī palīdzēt izkliedēt siltumu un uzlabot dzesēšanas sistēmas siltuma pārneses ātrumu‌.

Materiāli ar siltumvadītspēju: izmantojiet materiālus ar augstu siltumvadītspēju, lai samazinātu lāzera temperatūru. Šie materiāli var efektīvi novadīt siltumu, tādējādi saglabājot stabilu lāzera darbību.

Pamatojoties uz nozarē vadošo pusvadītāju tehnoloģiju, BrandNew nodrošina plašu lāzera mikroshēmu iespēju klāstu. Dažas no šīm opcijām ietver viļņu garumus no 450 nm līdz 2100 nm, viena emitētāja lāzera mikroshēmu ar izejas jaudu līdz 20 W un viena stieņa lāzera mikroshēmu ar izejas jaudu līdz 600 W, kā arī nepārtrauktu viļņu (CW) un kvazi-nepārtrauktu viļņu (QCW). ) opcijas. Lāzera mikroshēma un stienis ir pieejami dažādos aizpildījuma koeficientos, svītru platumos, stieņu platumos un dobumu garumā, un var izstrādāt pielāgotas opcijas, kas atbilst jūsu unikālajām prasībām.

Lāzera mikroshēmas tiek ražotas saskaņā ar visstingrākajām kvalitātes kontrolēm. Mēs strādājam tikai ar vismodernākajām epitaksijas, apstrādes un slīpēšanas pārklāšanas tehnoloģijām. Lāzera mikroshēmas montāžai tiek izmantotas standarta lodēšanas metodes. Materiāls atbalsta gan mīkstlodēt (indijs), gan cietlodmetālu (zelts/alva). Lāzera mikroshēmas standarta konfigurācija ir emitētāja struktūra, kas atdalīta no p-puses. Pēc pieprasījuma ir pieejamas lāzera mikroshēmas ar nepārtrauktu p-puses metalizāciju un pielāgotiem fasešu pārklājumiem, izmantojot zemu AR pārklājumus ārējo rezonatoru montāžai.

Brandnew Technology, vienam no vadošajiem diožu lāzeru ražotājiem un piegādātājiem Ķīnā, ir profesionāla rūpnīca, kas ražo augstas kvalitātes lāzera mikroshēmu un pārdod par konkurētspējīgu cenu. Laipni lūdzam mūsu Ķīnā ražoto produktu vairumtirdzniecībā.