Laser siru

Lasersiru, jota kutsutaan myös asentamattomaksi diodilaserpalkkiksi, on yhden emitterin lasersiru tai yksipalkin lasersiru, joita ei ole asennettu jäähdytyselementtiin ja joista puuttuu ulkoinen pakkaus. Valitse GaAs-, InP- ja GaSb-puolijohdemateriaalit saadaksesi aallonpituuden 450 nm:stä 2 µm:iin, mikä takaa poikkeuksellisen luotettavuuden ja suorituskyvyn.

Lasersiru on pienikokoinen siru, joka yhdistää laserit ja muut optoelektroniset komponentit. Lasersirun ydinkomponentti on puolijohdelaser, joka käyttää elektronien ja puolijohdemateriaalien reikien rekombinaatioprosessia laserien tuottamiseen. Lasersirut ovat pienempiä ja kevyempiä kuin perinteiset kaasulaserit tai solid-state laserit, joten ne soveltuvat integroitaviksi erilaisiin kannettaviin ja sulautettuihin laitteisiin.

Yksi lähettäjä

Yksi baari

VCSEL-siru

Yksi säteilijä EEL siru

Yksitankoinen EEL-siru

Suurin ero yhden emitterin lasersirun ja yhden palkin lasersirun välillä on niiden rakenne ja sovellus. Yhden emitterin lasersiru viittaa yleensä yhteen lasersiruun, kun taas yksipalkkilasersiru ovat nauhamaisia ​​rakenteita, jotka koostuvat useista lasersiruista.

Yhden emitterin lasersiru koostuu yhdestä lasersirusta ja sillä on yleensä pienempi koko ja pienempi teho. Niitä käytetään yleensä sovelluksissa, jotka edellyttävät säteen tarkkaa ohjausta, kuten kuituoptinen tietoliikenne ja laserosoittimet. Yhden emitterin lasersirun ominaisuudet ovat niiden korkea säteen laatu ja ne sopivat sovelluksiin, jotka vaativat suurta suuntaavuutta ja suurta kirkkautta.

Yksipalkin lasersiru ovat nauhamaisia ​​rakenteita, jotka koostuvat useista lasersiruista ja joilla on yleensä suurempi koko ja suurempi teho. Yksipalkin lasersiru soveltuu sovelluksiin, jotka vaativat suurta tehoa, kuten materiaalinkäsittelyyn, lääketieteellisiin laitteisiin ja tieteellisiin tutkimusinstrumentteihin. Yksitankoisen lasersirun ominaisuudet ovat niiden korkea lähtöteho ja ne soveltuvat sovelluksiin, jotka vaativat laajan alueen säteilytystä tai suurta energiaa.

Teknisissä yksityiskohdissa ja sovelluksissa yhden emitterin lasersiru ja yksitankoinen lasersiru eroavat toisistaan ​​myös valmistusmenetelmien ja materiaalivalinnan suhteen. Yhden emitterin lasersirut valmistetaan yleensä käyttämällä metalliorgaanista kemiallista höyrypinnoitustekniikkaa ja niillä on korkea säteen laatu ja tehokkuus. Yksitankoinen lasersiru välttää sivulasoinnin epitaksiaalikerroksen ja eristysuran suunnittelun ansiosta ja parantaa laitteen luotettavuutta ja kestävyyttä.

Kiinnittämättömät laserpalkit voidaan leikata yhden emitterin lasersiruiksi, mukaan lukien seuraavat vaiheet:

Scribing: Jokaisessa irrotettavassa leikattavassa laserpalkissa piirustus suoritetaan kahden vierekkäisen sirun välillä.

Kalvon laajennus: Liimakalvo, johon on kiinnitetty laserpalkki, siirretään kalvonlaajennuskoneeseen kalvon ensimmäistä laajennusta varten. Kun kalvon laajennus on valmis, liimakalvo on ensimmäisessä laajenemistilassa ja pysyy tässä tilassa.

Halkaisu: Liimakalvo ensimmäisessä laajenemistilassa siirretään halkaisukoneeseen, ja laserpalkki halkeaa viivaviivaa pitkin laserpalkin sirujen erottamiseksi toisistaan. Laajentamalla laserpalkkiin kiinnitettyä liimakalvoa ennen halkaisua, lastuihin kohdistuu esijännitys viirauslinjan molemmille puolille, jotta lastut voidaan erottaa luonnollisesti siististi viiraussuunnassa halkaisun aikana, jolloin vältetään sirujen törmäys kuhunkin. muuta halkeamisen ja vaurioitumisen aikana.

Tämän menetelmän avain on tarjota esijännitys kalvolaajennuksella, jotta varmistetaan, että lastut voidaan erottaa luonnollisesti viiraussuunnassa halkaisun aikana, mikä parantaa lastujen saantoa ja laatua.

Kiinnittämättömän laserpalkin emitterien välinen etäisyys vaikuttaa merkittävästi suorituskykyyn. Tasainen emitteriväli voi varmistaa asentamattoman laserpalkin paremman lämmönpoistovaikutuksen, mikä parantaa asentamattoman laserpalkin käyttöikää ja vakautta.

Kiinnittämättömän laserpalkin emitterien välinen etäisyys vaikuttaa lämmönpoistovaikutukseen. Jos emitterien etäisyys on epätasainen, se voi aiheuttaa joidenkin emitterien lämpötilan nousemisen liian korkeaksi, mikä vaikuttaa laserin suorituskykyyn ja käyttöikään. Säätämällä tangon jokaisen emitterin leveyttä voidaan koko tangon lämmönpoistoa tehdä tasaisemmaksi ja keskimmäisen emitterin lämpötilaa voidaan välttää olemaan huomattavasti korkeampi kuin reunaemitterin lämpötila, mikä vähentää ongelmia. aallonpituuden siirrosta ja pulssin leveyden pienentämisestä.

Emitterien välinen etäisyys vaikuttaa myös asentamattoman laserpalkin kirkkauteen. Jos lähettimien välinen etäisyys on liian suuri, se voi aiheuttaa epätasaisen kirkkauden ja vaikuttaa näytön tehosteeseen. Asianmukainen etäisyys emitterien välillä voi varmistaa irrotetun laserpalkin näyttövaikutuksen ja suorituskyvyn erilaisissa sovellusskenaarioissa.

Lasersirujen pakkaamisessa käytettäville jäähdytyslevyille on useita vaatimuksia, jotka sisältävät pääasiassa lämmönjohtavuuden, lämpölaajenemiskertoimen sovituksen, lämpöjännityksen vapautumiskyvyn ja pintakäsittelyn. ‌

Ensinnäkin lämmönjohtavuus on yksi jäähdytyselementtimateriaalien tärkeimmistä parametreista. Lasersirut tuottavat paljon lämpöä käytön aikana. Jos lämpöä ei voida haihduttaa ajoissa, se vaikuttaa laserin suorituskykyyn ja käyttöikään. Siksi jäähdytyselementin materiaalilla on oltava korkea lämmönjohtavuus, jotta se johtaa lämmön tehokkaasti pois. Tavallisilla jäähdytyselementeillä, kuten alumiininitridillä, piikarbidilla, timantilla jne., on korkea lämmönjohtavuus‌.

Toiseksi lämpölaajenemiskertoimen sovitus on myös erittäin tärkeää. Lasersirujen ja jäähdytyselementtimateriaalien lämpölaajenemiskertoimien on sovittava yhteen, jotta ne vähentävät lämpötilan muutosten aiheuttamaa rasitusta ja estävät halkeamia tai muodonmuutoksia materiaalien välillä. Esimerkiksi alumiininitridin lämpölaajenemiskerroin on 4,6×10^-6/K, mikä on lähellä lasersirujen lämpölaajenemiskerrointa, joten sitä käytetään usein siirtymäjäähdytyselementtimateriaalina.

Lisäksi lämpöjännityksen vapautuskyky on myös avaintekijä. Laserin käytön aikana tuottama lämpö aiheuttaa lämpöjännitystä sirun ja jäähdytyselementin välille. Jos jäähdytyselementin materiaali ei pysty vapauttamaan tehokkaasti näitä jännityksiä, se voi heikentää laserin suorituskykyä tai epäonnistua. Siksi jäähdytyselementin materiaalilla on oltava hyvät lämpöjännityksen purkamisominaisuudet‌.

Lopuksi pintakäsittely vaikuttaa myös jäähdytyselementin suorituskykyyn. Jäähdytyslevymateriaalin pintakäsittelyn on täytettävä tietyt ulkonäkö- ja fysikaaliset ja kemialliset testivaatimukset varmistaakseen sen luotettavuuden ja kestävyyden käytännön sovelluksissa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että pakattuihin lasersiruihin käytetyllä jäähdytyselementillä on oltava korkea lämmönjohtavuus, sen lämpölaajenemiskerroin vastattava, hyvät lämpöjännityksen vapautusominaisuudet ja asianmukainen pintakäsittely varmistaakseen laserin vakauden ja pitkän aikavälin luotettavuuden.

‌Kiinnittämättömien lasersirutankojen pakkaamisen ydinvaiheita ovat: sopivien pakkausmateriaalien valinta, pakkausrakenteen suunnittelu, hitsaus ja liimaus sekä lämmönhallinnan optimointi.

Ensinnäkin sopivan pakkausmateriaalin valinta on avainasemassa kiinnittämättömän lasersirutangon suorituskyvyn varmistamiseksi. Esimerkiksi kulta-tina-kovajuotetta voidaan käyttää suurtehoisten galliumnitridin (GaN) sinisten puolijohdelasertankojen pakkaamiseen, ja kupari-volframi-siirtymäjäähdytyselementtiä voidaan käyttää puskurikerroksena pakkauksen jäännösjännityksen vaimentamiseen. Lisäksi InGaAs/AlGaAs-epitaksiaalista materiaalijärjestelmää voidaan käyttää myös suuritehoisten kartiomaisten puolijohdelaser-tankojen suunnittelussa.

Toiseksi oikein suunniteltu pakkausrakenne on ratkaisevan tärkeä asentamattomien lasersirutankojen suorituskyvyn parantamiseksi. Pakkausrakenne voidaan rakentaa esimerkiksi käyttämällä komponentteja, kuten mikrokanavajäähdytyselementtejä, eristäviä kalvoja ja kupariteippejä hyvän lämmönhallinnan ja virranjaon saavuttamiseksi.

Seuraavaksi tulee juotos- ja liimausprosessi. Erittäin tarkkaa sijoituskonetta käytetään sirun eutektiseen sidomiseen kupari-volframi-siirtymäjäähdytyselementtiin, ja hitsauslämpötilaa, -painetta ja -aikaa valvotaan tarkasti hitsauksen laadun varmistamiseksi. Kokeet osoittavat, että sopivat hitsausparametrit voivat vähentää merkittävästi lämpövastusta ja kynnysvirtaa, mikä parantaa optista lähtötehoa ja valosähköistä muunnostehokkuutta.

Lopuksi lämmönhallinnan optimointi on tärkeä toimenpide, jolla varmistetaan asentamattomien lasersirutankojen pitkäaikainen vakaa toiminta. Suunnittelemalla rationaalisesti jäähdytyselementtirakenne ja valitsemalla sopivat materiaalit, lämpövastusta voidaan vähentää tehokkaasti, lämmönpoistotehokkuutta voidaan parantaa ja asentamattomien lasersirutankojen käyttöikää voidaan pidentää.

1. Estä kontaminaatio: Kiinnittämätön laserpalkki on pakattava pölyttömään ja steriiliin ympäristöön hiukkasten ja mikro-organismien tunkeutumisen estämiseksi. Nämä epäpuhtaudet voivat vaikuttaa asentamattoman laserpalkin suorituskykyyn ja käyttöikään ja jopa aiheuttaa pakkausvirheitä.

2. Paranna pakkausten laatua: Puhdashuoneen ympäristönvalvonta voi varmistaa, että lämpötila, kosteus ja ilmavirta pakkausprosessin aikana ovat parhaassa tilassa, mikä parantaa pakkauksen laatua ja yhtenäisyyttä. Tämä auttaa vähentämään pakkausvirheitä ja parantamaan tuotteiden laatua.

3. Pidennä käyttöikää: Pakkaaminen puhtaaseen ympäristöön voi vähentää ulkoisten tekijöiden aiheuttamia vaurioita asentamattomaan laserpalkkiin ja pidentää siten sen käyttöikää. Puhdashuone vähentää saasteongelmia, joita saattaa kohdata pakkausprosessin aikana valvomalla tarkasti ympäristöolosuhteita, ja suojaa asentamattoman laserpalkin vakautta ja luotettavuutta.

4. Paranna tuotannon tehokkuutta: Tehokas suodatusjärjestelmä ja puhtaan huoneen tiukasti valvotut ympäristöolosuhteet voivat vähentää saastumisen aiheuttamia tuotannon keskeytyksiä ja uudelleentyöstöä, mikä parantaa tuotannon kokonaistehokkuutta. Lisäksi puhdastila voi myös varmistaa tuotantoprosessin jatkuvuuden ja vakauden, mikä parantaa tuotannon tehokkuutta entisestään.

Rakenteelliset erot:

‌EEL (Edge Emitting Laser): EEL käyttää säteilyemissiota akselin suunnassa, eli valo lähetetään laitteen tasosuuntaa pitkin, yleensä lieriömäisellä rakenteella, ja valo lähettää lasersäteen sivulta.

‌VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser): VCSEL:n rakenne on pystysuora, eli valo on kohtisuorassa laitteeseen nähden ja valo säteilee pääosin ylhäältä muodostaen pyöreän pisteen.

Päästötila:

‌EEEL: Lasersäde lähtee sivulta sylinterimäisen rakenteen kautta.

VCSEL: Pinta säteilevä laser, valo säteilee pääasiassa ylhäältä.

Pistemuoto:

EEL: Säteilevä piste on elliptinen.

VCSEL: Lähetetty piste on pyöreä.

Suorituskykyerot:

‌EEEL: Sillä on korkeampi lähtöteho ja yhden laserin energia, ja se sopii sovelluksiin, joissa on korkea energiavaatimus.

‌VCSEL‌: Sillä on korkea sisäinen kvanttitehokkuus ja parempi lämpöstabiilisuus, ja se voi saavuttaa suuren nopeuden, alhaisen virrankulutuksen ja laajan lämpötila-alueen.

Sovellusalueet:

‌EEL‌: Sitä käytetään enimmäkseen nopeaan viestintään, kuten kuituoptiseen viestintään, lasertulostukseen, optisiin levyihin sekä optiseen mittaukseen ja havaitsemiseen.

‌VCSEL‌: Sitä käytetään yleisesti datakeskusten optisessa yhteenliittämisessä, lidarissa, kasvojentunnistuksessa, 3D-skannauksessa ja muissa sovelluksissa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että EEL:llä ja VCSEL:llä on merkittäviä eroja rakenteessa, päästömuodossa, pistemuodossa, suorituskyvyssä ja käyttöalueilla. Käyttäjät voivat valita sopivan lasersirun erityistarpeiden mukaan.

EEL Edge Emitting Laser -sirun työ sisältää pääasiassa seuraavat vaiheet:

1. Kantajainjektio: Käyttämällä eteenpäin suuntausta elektroneja ruiskutetaan N-tyypin alueelta aktiiviseen kerrokseen ja reiät ruiskutetaan P-tyypin alueelta aktiiviseen kerrokseen. Aktiivisessa kerroksessa elektronit ja reiät yhdistyvät muodostaen fotoneja. Tämä prosessi on samanlainen kuin valoa emittoiva diodi (LED), mutta EEL:n tarkoituksena on saada aikaan laserit tavallisen valon sijaan.

2. Stimuloitu säteily ja valon vahvistus: Aktiivisessa kerroksessa syntyneet fotonit ovat vuorovaikutuksessa muiden virittyneiden elektronien kanssa, jolloin nämä elektronit siirtyvät matalan energian tilaan ja lähettävät enemmän fotoneja, joilla on sama vaihe, taajuus ja suunta kuin alkuperäiset fotonit. Tämä on stimuloitua säteilyä. Kun fotonit heijastavat edestakaisin näiden peilien välillä, aktiivisessa kerroksessa syntyy enemmän stimuloituja säteilyfotoneja, jotka muodostavat valon vahvistusmekanismin resonanssionteloon.

3. Resonanssionkalo ja valon vahvistus: Koska EEL:n aktiivinen kerros on upotettu kahden rinnakkaisen peilin (päätypinnan) väliin, nämä peilit heijastavat osan fotoneista takaisin aktiiviseen kerrokseen. Kun fotonit heijastavat edestakaisin kahden peilin välillä, aktiivisessa kerroksessa syntyy enemmän stimuloituja säteilyfotoneja. Tämä toistuva valonvahvistusprosessi muodostaa valonvahvistusmekanismin resonanssionteloon.

4. Laserlähtö‌: Kun fotonien määrä resonanssiontelossa saavuttaa tietyn kynnyksen, osa fotoneista säteilee päätypinnan läpi alhaisemmalla heijastavuudella muodostaen laserlähdön. EEL:n lasersäteen suunta on yhdensuuntainen sirun pinnan kanssa, joten sitä kutsutaan reunaa emittoivaksi laseriksi.

Neljä jäähdytysmenetelmää

Luonnollinen konvektiojäähdytys‌: Tässä menetelmässä käytetään materiaaleja, joilla on korkea lämmönjohtavuus, poistamaan syntyvä lämpö ja hajottamaan lämpö luonnollisella konvektiolla. Lisäksi evät voivat myös auttaa poistamaan lämpöä ja parantamaan jäähdytysjärjestelmän lämmönsiirtonopeutta‌.

‌Lämmönjohtavuusmateriaalit‌: Käytä materiaaleja, joilla on korkea lämmönjohtavuus laserin lämpötilan alentamiseen. Nämä materiaalit voivat johtaa tehokkaasti lämpöä pois, mikä ylläpitää laserin vakaan toiminnan.

Alan johtavaan puolijohdeteknologiaan perustuva BrandNew tarjoaa laajan valikoiman lasersiruvaihtoehtoja. Jotkut näistä vaihtoehdoista sisältävät aallonpituudet 450 nm - 2100 nm, yhden emitterin lasersiru jopa 20 W lähtöteholla ja yhden baarin lasersiru jopa 600 W lähtöteholla sekä jatkuvan aallon (CW) ja kvasi-jatkuvan aallon (QCW) ) vaihtoehtoja. Lasersirua ja -tankoa on saatavana erilaisilla täyttökertoimilla, raidan leveyksillä, tangon leveyksillä ja onteloiden pituuksilla, ja räätälöityjä vaihtoehtoja voidaan kehittää vastaamaan yksilöllisiä vaatimuksia.

Lasersirut valmistetaan tiukimpien laadunvalvonnan alaisina. Työskentelemme vain huippuluokan epitaksi-, prosessointi- ja fasettipinnoitustekniikalla. Lasersirun kokoonpanossa käytetään tavallisia juotosmenetelmiä. Materiaali tukee sekä pehmeäjuotetta (indium) että kovajuotetta (kulta/tina). Lasersirun vakiokokoonpano on p-puolelta erotettu emitterirakenne. Pyynnöstä lasersiruja on saatavana jatkuvalla p-puolen metalloinnilla ja mukautetuilla fasettipinnoitteilla, joissa käytetään alhaisia ​​AR-pinnoitteita ulkoisten resonaattoreiden kokoonpanoon.

Brandnew Technologylla, yhdellä Kiinan johtavista diodilaservalmistajista ja -toimittajista, on ammattimainen tehdas, joka valmistaa korkealaatuisia lasersiruja ja myy kilpailukykyiseen hintaan. Tervetuloa tukkumyyntiin Kiinassa valmistettuihin tuotteisiimme.