Nepārtraukti uzlabojoties lāzera pielietojuma prasībām, arī prasības pusvadītāju lāzeriem kļūst arvien augstākas, kas galvenokārt atspoguļojas šādos aspektos:
Uzlabojiet izejas jaudu, izstrādājiet lieljaudas divdimensiju vai trīsdimensiju blokus, lai apmierinātu enerģijas pieprasījumu rūpnieciskajā apstrādē un citās jomās; uzlabot elektrooptiskās konversijas efektivitāti, panākt lāzersistēmu miniaturizāciju un augstu efektivitāti, samazināt siltuma izkliedes spiedienu un samazināt izmaksas; uzlabot staru kvalitāti; uzlabot uzticamību, tas ir, to var brīvi izmantot augstas maksimālās jaudas un ārkārtīgi skarbās vidēs, piemēram, kosmosa transportlīdzekļu izmantošana vidē ar lielu starojumu un lielām temperatūras atšķirībām.
Galvenās lieljaudas pusvadītāju lāzeru tehnoloģijas
Strukturālā dizaina optimizācija
Lieljaudas pusvadītāju lāzeru izstrāde ir cieši saistīta ar epitaksijas un mikroshēmu struktūru izpēti un projektēšanu. Strukturālā projektēšana ir lieljaudas pusvadītāju lāzera ierīču pamats. Trīs pusvadītāju lāzeru pamatprincipi ir: elektriskā iesmidzināšana un norobežošana, elektrooptiskā pārveidošana, optiskā norobežošana un izvade, kas attiecīgi atbilst elektriskās iesmidzināšanas konstrukcijai, kvantu akas projektēšana un viļņvada konstrukciju optiskā lauka dizains. Pusvadītāju lāzeru struktūras izpēte un pilnveidošana balstās uz nepārtrauktu šo trīs aspektu optimizāciju, asimetrisku platu viļņvadu struktūru izstrādi, kvantu urbumu, kvantu vadu, kvantu punktu un fotonisko kristālu struktūru optimizāciju, kas veicina nepārtrauktu lāzertehnoloģiju līmenis. Izejas jauda un elektrooptiskās konversijas efektivitāte kļūst arvien augstāka, staru kūļa kvalitāte kļūst arvien labāka, un uzticamība kļūst arvien augstāka.
Augstas kvalitātes epitaksiālā materiāla augšanas tehnoloģija
Pusvadītāju lāzera epitaksiālā materiāla augšanas tehnoloģija ir pusvadītāju lāzera izstrādes kodols. Augstas kvalitātes epitaksiālā materiāla augšanas process, ārkārtīgi zems virsmas defektu blīvums un iekšējo defektu blīvums ir priekšnoteikumi un garantijas, lai sasniegtu augstu maksimālo jaudu. Turklāt piemaisījumiem ir svarīga loma arī pusvadītāju materiālos. Var teikt, ka nav augstas veiktspējas kvantu aku lāzera bez precīza pusvadītāju epitaksijas dopinga procesa. Galvenokārt optimizējot dopinga līkni, tiek samazināta pārklāšanās starp optisko lauku un stipri leģēto reģionu, tādējādi samazinot brīvo nesēju absorbcijas zudumu un uzlabojot ierīces konversijas efektivitāti.
Dobuma virsmas apstrādes tehnoloģija
Lieljaudas pusvadītāju lāzeru izmantošanai parasti ir nepieciešama liela lāzera izejas jauda un laba uzticamība. Galvenais šķērslis, kas ierobežo pusvadītāju lāzeru izejas jaudu, ir optiskās katastrofas bojājumi (COMD), ko izraisa dobuma virsmas degradācija liela jaudas blīvuma apstākļos.
Pusvadītāju lāzeru dobuma virsmas laukumā ir liels skaits defektu šķelšanās, oksidācijas un citu iemeslu dēļ, un šie defekti kļūst par gaismas absorbcijas centriem un neradiatīvas rekombinācijas centriem. Gaismas absorbcijas radītais siltums paaugstina dobuma virsmas temperatūru, un temperatūras paaugstināšanās izraisa joslas spraugas samazināšanos, tāpēc starp dobuma virsmas laukumu un lāzera iekšējo laukumu veidojas potenciālais gradients, kas vada lāzera injekciju. nesēji dobuma virsmas laukumā, kas ir svarīgāk Galvenais ir tas, ka starpjoslu gaismas absorbcija tiek uzlabota pēc joslas spraugas samazināšanas, kas abi palielinās nesēja koncentrāciju dobuma virsmas laukumā, uzlabos neradiatīvo rekombināciju, un vēl vairāk palielināt dobuma virsmas temperatūru. No otras puses, lieljaudas pusvadītāju lāzeru lielāka strāvas iesmidzināšana arī uzlabo dobuma virsmas neradiatīvo rekombināciju. Tieši gaismas absorbcijas, neradiatīvas rekombinācijas, temperatūras paaugstināšanas un joslu atstarpes samazināšanas pozitīvās atgriezeniskās saites process izraisa strauju dobuma virsmas temperatūras paaugstināšanos un visbeidzot dobuma virsmas izdegšanu, tas ir, notiek COMD.
Dobuma virsmas problēmas sakne ir dobuma virsmas defektu esamība, tai skaitā dobuma virsmas piesārņojums, oksidēšanās, materiāla defekti utt. Šie dobuma virsmas defekti, pirmkārt, ietekmē COMD konsistenci, un, otrkārt, noved pie ierīces degradācijas un ietekmē ilgtermiņa stabilitāti. Parasti dažādas dobuma virsmas pasivācijas un pārklāšanas metodes var izmantot, lai samazinātu vai novērstu dobuma virsmas defektus un oksidāciju, samazinātu dobuma virsmas gaismas absorbciju un uzlabotu dobuma virsmas COMD vērtību, tādējādi panākot augstu maksimālo jaudu. .
Integrētā iepakošanas tehnoloģija
Lāzera mikroshēmu dzesēšana un iepakošana ir svarīga lieljaudas pusvadītāju lāzeru ražošanas sastāvdaļa, un lāzera staru veidošanas un lāzera integrācijas tehnoloģija ir galvenie veidi, kā iegūt kilovatu un 10 vatu lāzerus. Lieljaudas pusvadītāju lāzeru lielas izejas jaudas un mazās gaismas izstarojošās platības dēļ darbības laikā radītais siltuma blīvums ir ļoti augsts, kas izvirza augstākas prasības iepakojuma struktūrai un procesam. Galvenie lieljaudas pusvadītāju lāzera iepakojuma tehnoloģiju pētījumi ir sākt no siltuma, iepakojuma materiālu un sprieguma aspektiem, atrisināt siltuma pārvaldības un termiskās slodzes iepakojuma dizainu un panākt tehnoloģisku izrāvienu tiešo pusvadītāju attīstībā. lāzeriem ar lielu jaudu, augstu spilgtumu un augstu uzticamību.
Pusvadītāju lāzeru pielietojumi
Pusvadītāju lāzeru tiešās pielietošanas joma ir plaši paplašināta. Papildus tam, ka to izmanto kā sūkņa avotu cietvielu lāzeriem un šķiedru lāzeriem, to izmanto arī daudzās jomās, piemēram, optiskajā komunikācijā, rūpnieciskajā apstrādē, medicīnas skaistumkopšanā un apgaismojuma uzraudzībā. Pēdējos gados lielu uzmanību ir piesaistījuši jaunie pusvadītāju lāzeru pielietojumi 3D sensoros, lidarā, lāzerdisplejā un citās jomās.
Sakari un optiskā krātuve
Optiskās komunikācijas joma joprojām ir lielākais pusvadītāju lāzera lietojumu tirgus, un optiskās šķiedras sakari ir kļuvuši par mūsdienu sakaru tehnoloģiju galveno virzienu. Tas ir arī ideāls gaismas avots optiskās paralēlās apstrādes sistēmām, un to var izmantot optiskajos datoros un optiskajos neironu tīklos. Šobrīd galvenie pielietojumi optiskās komunikācijas jomā ir 1,3 μm un 1,55 μm InGaAsP/InP pusvadītāju lāzeri. Sarkanais lāzers un zilais lāzers, ko galvenokārt izmanto optiskajā informācijā un glabāšanā, var realizēt augsta blīvuma informācijas uzglabāšanu un apstrādi.
sūkņa gaismas avots
Pusvadītāju lāzera sūknēšanas cietvielu lāzeri un šķiedru lāzeri ir visplašāk izmantotās lieljaudas pusvadītāju lāzeru jomas. Pusvadītāju lāzeriem kā sūknēšanas avotam ir neaizvietojamas citu gaismas avotu priekšrocības, un šķiedru lāzeri ir kļuvuši par ietekmīgāko sūknēšanas tirgu pēdējo piecu gadu laikā. Sūkņa avots ir sadalīts divās kategorijās: ar vienu mikroshēmu savienotas šķiedras izvade un stieņa savienojuma šķiedra. Parasti tiek izmantota 105 μm/NA0.22 šķiedra ar nepārtrauktu 30-120 W izvadi; 200 μm/NA0,22 šķiedra ar nepārtrauktu izvadi 50-300 W, ar viļņu garumu 808-976 nm.
Lāzera displejs un medicīna
Lāzerdisplejam ir milzīgs tirgus potenciāls, pateicoties tā priekšrocībām, ko sniedz liela krāsu gamma, augsts spilgtums, ilgs kalpošanas laiks un vienkārša liela ekrāna displeja realizācija. Lai iegūtu labāku vizuālo pieredzi, jo īsāks ir lāzera displejā izmantotā sarkanā lāzera viļņa garums, jo labāk var iegūt vizuālo pieredzi. Piemēram, cilvēka acs jutības koeficients pie 640 nm ir 3 reizes lielāks par 660 nm. Tomēr AlGaInP sarkanajiem pusvadītāju lāzeriem, jo īsāks ir viļņa garums, jo lielāka ir aktīvā apgabala materiāla joslas sprauga, un ir lielāka iespēja, ka nesēji pārplūdīs no aktīvā reģiona uz norobežojošo slāni, tādējādi samazinot lāzera efektivitāti un uzticamību. Ņemot vērā dažādus faktorus, lāzera displeja sarkanā lāzera viļņa garums parasti ir 640 nm. Lāzerārstniecības jomā arī 650-680 nm sarkano lāzeru izmantošana kļūst arvien pievilcīgāka, un tā ir labi izmantota fizikālajā terapijā, šūnu noteikšanā, fotodinamiskajā terapijā utt.
rūpnieciskā apstrāde
Materiālu apstrādes joma šobrīd ir otra lielākā lāzera pielietojuma joma, un tā ir arī pēdējā laikā visstraujāk augošā joma, pateicoties straujajai šķiedru lāzera tehnoloģiju attīstībai. Lāzera apstrādes pamatā ir dažādu materiālu fototermiskā efekta apstrāde. Pie dažādiem lāzera jaudas blīvumiem materiāla virsmas laukums mainās, piemēram, temperatūras paaugstināšanās, kušana, gazifikācija un fotoplazma. Atbilstoši virsmas maiņas pakāpei tiek veidota atkausēšana un apšuvums. , metināšana, griešana, urbšana un citi dažādi pielietojumi.
apgaismojuma uzraudzība
Pieaugot cilvēku izpratnei par drošības pasākumiem, prasības novērošanas kamerām kļūst arvien augstākas, īpaši īpašos gadījumos, piemēram, robežu/krasta aizsardzībai, meža ugunsgrēku novēršanai un dzelzceļa satiksmei. Lāzeruzraudzības priekšrocības ir liels noteikšanas attālums, augsta uzticamība, zems enerģijas patēriņš un augsta izšķirtspēja, un tā ir strauji attīstījusies tālsatiksmes uzraudzības lietojumos. Pusvadītāju lāzeri, ko pārstāv 940 nm, ir plaši izmantoti ātrgaitas dzelzceļā, automaģistrālēs, mežu ugunsgrēku novēršanā, robežu un piekrastes aizsardzībā un citās jomās.
Nepārtraukti attīstoties tehnoloģijām, pašiem pusvadītāju lāzeriem ir lielas iespējas paplašināties jaudas, viļņa garuma un darba metožu ziņā, un tie vēl vairāk veicina tādu jauno nozaru attīstību kā lāzera displejs, lāzera viedā atpazīšana, virtuālā realitāte, precīza apstrāde un medicīniskā pārbaude. Līdz ar pieaugumu pusvadītāju lāzeri kā galvenās sastāvdaļas ir ienākuši tūkstošiem mājsaimniecību, un tiem ir arvien lielāka nozīme dažādās tautsaimniecības un cilvēku iztikas jomās.
Laipni lūdzam sazināties ar mums, lai iegūtu sīkāku informāciju:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com