Lasersovellusvaatimusten jatkuvan parantamisen myötä myös puolijohdelaserien vaatimukset kohoavat jatkuvasti, mikä heijastuu pääasiassa seuraaviin näkökohtiin:
Paranna lähtötehoa, kehitä suuritehoisia kaksi- tai kolmiulotteisia ryhmiä vastaamaan teollisuuden ja muiden alojen tehontarpeeseen; parantaa sähkö-optista muunnostehokkuutta, saavuttaa laserjärjestelmien miniatyrisointi ja korkea hyötysuhde, vähentää lämmönpoistopainetta ja alentaa kustannuksia; parantaa säteen laatua; parantaa luotettavuutta, eli sitä voidaan käyttää vapaasti korkeassa huipputehossa ja erittäin ankarissa ympäristöissä, kuten avaruusajoneuvojen käytössä ympäristöissä, joissa on suuri säteily ja suuret lämpötilaerot.
Suuritehoisten puolijohdelaserien tärkeimmät tekniikat
Rakennesuunnittelun optimointi
Tehokkaiden puolijohdelasereiden kehitys liittyy läheisesti epitaksi- ja sirurakenteiden tutkimukseen ja suunnitteluun. Rakennesuunnittelu on suuritehoisten puolijohdelaserlaitteiden perusta. Puolijohdelasereiden kolme perusperiaatetta ovat: sähköinen injektio ja rajaus, sähkö-optinen muunnos, optinen rajoitus ja lähtö vastaavasti sähköinjektion suunnittelua, kvanttikuivon suunnittelu ja aaltoputkirakenteiden optisen kentän suunnittelu. Puolijohdelaserien rakennetutkimus ja parantaminen perustuu näiden kolmen näkökohdan jatkuvaan optimointiin, epäsymmetristen leveiden aaltoputkirakenteiden kehittämiseen, kvanttikuivojen, kvanttijohtojen, kvanttipisteiden ja fotonikiderakenteiden optimointiin, mikä edistää laserin jatkuvaa parantamista. lasertekniikan taso. Lähtöteho ja sähkö-optinen muunnostehokkuus kasvavat koko ajan, säteen laatu paranee ja luotettavuus kasvaa koko ajan.
Laadukas epitaksiaalinen materiaalin kasvuteknologia
Puolijohdelaser-epitaksiaalisen materiaalin kasvuteknologia on puolijohdelaserkehityksen ydin. Korkealaatuinen epitaksiaalinen materiaalin kasvuprosessi, erittäin alhainen pintavirhetiheys ja sisäisten vikojen tiheys ovat edellytyksiä ja takeita korkean huipputehon saavuttamiselle. Lisäksi epäpuhtauksilla on tärkeä rooli myös puolijohdemateriaaleissa. Voidaan sanoa, että ei ole olemassa korkean suorituskyvyn kvanttikuivolaseria ilman tarkkaa puolijohteen epitaksia dopingprosessia. Pääasiassa seostuskäyrän optimoinnin avulla optisen kentän ja voimakkaasti seostetun alueen päällekkäisyyttä vähennetään, mikä vähentää vapaiden kantajien absorptiohäviötä ja parantaa laitteen muunnostehokkuutta.
Kaviteettipintakäsittelytekniikka
Suuritehoisten puolijohdelasereiden käyttö vaatii yleensä suurta laserlähtötehoa ja hyvää luotettavuutta. Suurin puolijohdelasereiden lähtötehoa rajoittava pullonkaula on optinen katastrofivaurio (COMD), jonka aiheuttaa onkalon pinnan huonontuminen suuren tehotiheyden vaikutuksesta.
Puolijohdelasereiden onkalopinta-alalla on suuri määrä halkeamisesta, hapettumista ja muista syistä johtuvia vikoja, ja näistä vioista tulee valon absorptiokeskuksia ja ei-säteilytyskeskuksia. Valon absorption tuottama lämpö nostaa ontelon pinnan lämpötilaa ja lämpötilan nousu saa kaistavälin pienenemään, jolloin onkalon pinta-alan ja laserin sisäalueen välille muodostuu potentiaaligradientti, joka ohjaa kantoaaltoja ontelon pinta-alalle, mikä on tärkeämpää Pääasia on, että kaistanvälinen valon absorptio paranee kaistavälin pienentymisen jälkeen, mikä molemmat lisää kantoainepitoisuutta ontelon pinta-alalla, tehostaa ei-säteilyttävää rekombinaatiota, ja nostaa edelleen ontelon pinnan lämpötilaa. Toisaalta suuritehoisten puolijohdelasereiden suurempi virtainjektio parantaa myös ontelon pinnan ei-säteilyllistä rekombinaatiota. Valon absorption, ei-säteilyn rekombinaation, lämpötilan nousun ja kaistavälin pienenemisen positiivinen takaisinkytkentäprosessi saa ontelon pinnan lämpötilan nousemaan nopeasti ja lopulta onkalon pinta palaa, eli tapahtuu COMD.
Ontelon pinta-ongelman syynä on ontelon pintavirheiden olemassaolo, mukaan lukien ontelon pinnan kontaminaatio, hapettuminen, materiaalivirheet jne. Nämä ontelon pintavirheet vaikuttavat ensinnäkin COMD:n konsistenssiin ja toiseksi johtavat laitteen huononemiseen ja vaikuttavat pitkäaikaiseen stabiilisuuteen. Yleensä erilaisia kaviteetin pinnan passivointi- ja pinnoitustekniikoita voidaan käyttää vähentämään tai poistamaan ontelon pinnan vikoja ja hapettumista, vähentämään ontelon pinnan valon absorptiota ja parantamaan ontelon pinnan COMD-arvoa, jolloin saavutetaan korkea huipputeho. .
Integroitu pakkaustekniikka
Lasersirujen jäähdytys ja pakkaaminen ovat tärkeä osa suuritehoisten puolijohdelaserien valmistusta, ja lasersäteen muotoilu- ja laserintegrointitekniikka ovat tärkeimmät tavat saada kilowatti- ja 10 watin lasereita. Suuritehoisten puolijohdelasereiden suuren lähtötehon ja pienen valoa lähettävän alueen ansiosta käytön aikana syntyvä lämmöntiheys on erittäin korkea, mikä asettaa korkeampia vaatimuksia pakkausrakenteelle ja prosessille. Suuritehoisen puolijohdelaserpakkauksen keskeisenä teknologiatutkimuksena on lähteä lämmön, pakkausmateriaalien ja jännityksen näkökohdista, ratkaista lämmönhallinnan ja lämpörasituksen pakkaussuunnittelu sekä saavuttaa teknologinen läpimurto suoran puolijohteen kehittämisessä. laserit suureen tehoon, suureen kirkkauteen ja korkeaan luotettavuuteen.
Puolijohdelaserien sovellukset
Puolijohdelaserien suoran sovelluksen alaa on laajennettu laajasti. Sen lisäksi, että sitä käytetään pumppulähteenä solid-state lasereille ja kuitulasereille, sitä käytetään myös suoraan monilla aloilla, kuten optisessa viestinnässä, teollisessa käsittelyssä, lääketieteellisessä kauneudessa ja valaistuksen valvonnassa. Viime vuosina puolijohdelaserien uudet sovellukset 3D-tunnistuksessa, lidarissa, lasernäytössä ja muilla aloilla ovat herättäneet suurta huomiota.
Viestintä ja optinen tallennus
Optisen viestinnän ala on edelleen suurin puolijohdelaser-sovellusten markkina-alue, ja valokuituviestinnästä on tullut nykyajan viestintätekniikan valtavirta. Se on myös ihanteellinen valonlähde optisiin rinnakkaiskäsittelyjärjestelmiin, ja sitä voidaan käyttää optisissa tietokoneissa ja optisissa hermoverkoissa. Tällä hetkellä tärkeimmät sovellukset optisen viestinnän alalla ovat 1,3 μm ja 1,55 μm InGaAsP/InP puolijohdelaserit. Punainen laser ja sininen laser, joita käytetään pääasiassa optisessa informaatiossa ja varastoinnissa, voivat toteuttaa suuren tiheyden tiedon tallennuksen ja käsittelyn.
pumpun valonlähde
Puolijohdelaserilla pumpatut puolijohdelaserit ja kuitulaserit ovat laajimmin käytettyjä suuritehoisten puolijohdelasereiden aloja. Pumppauslähteenä puolijohdelasereilla on muiden valonlähteiden korvaamattomat edut, ja kuitulasereista on tullut vaikutusvaltaisin pumppausmarkkina viimeisen viiden vuoden aikana. Pumpun lähde on jaettu kahteen luokkaan: yksisiruinen kuitulähtö ja tankokytkentäinen kuitu. Yleisesti käytetty on 105 μm/NA0.22 kuitu jatkuvalla teholla 30-120 W; 200 μm/NA0,22 kuitu jatkuvalla teholla 50-300 W, aallonpituuksilla 808-976 nm.
Lasernäyttö ja lääketiede
Lasernäytöllä on valtava markkinapotentiaali suuren väriskaalan, suuren kirkkauden, pitkän käyttöiän ja suuren näytön helpon toteuttamisen ansiosta. Paremman visuaalisen kokemuksen saamiseksi mitä lyhyempi lasernäytössä käytetyn punaisen laserin aallonpituus on, sitä parempi visuaalinen kokemus voidaan saada. Esimerkiksi ihmissilmän herkkyyskerroin 640 nm:ssä on 3 kertaa suurempi kuin 660 nm. Kuitenkin AlGaInP-punapuolijohdelasereilla mitä lyhyempi aallonpituus on, sitä suurempi on aktiivisen alueen materiaalin kaistaväli, ja kantoaineet todennäköisemmin vuotavat yli aktiiviselta alueelta rajoituskerrokseen, mikä heikentää laserin tehokkuutta ja luotettavuutta. Eri tekijät huomioon ottaen lasernäytön punaisen laserin aallonpituus on yleensä 640 nm. Lääketieteellisessä laserhoidossa 650-680 nm:n punaisten lasereiden käyttö on myös yhä enemmän huomiota herättävä, ja sitä on käytetty hyvin fysioterapiassa, solujen havaitsemisessa, fotodynaamisessa terapiassa jne.
teollinen käsittely
Materiaalinkäsittelyala on tällä hetkellä toiseksi suurin lasersovellusala, ja se on myös viime aikoina nopeimmin kasvava ala kuitulaserteknologian nopean kehityksen ansiosta. Laserprosessointi perustuu eri materiaalien fototermiseen efektikäsittelyyn. Eri lasertehotiheyksillä materiaalin pinta-ala muuttuu, kuten lämpötilan nousu, sulaminen, kaasutus ja valoplasma. Pintamuutosasteen mukaan muodostuu hehkutus ja päällystys. , hitsaus, leikkaus, poraus ja muut erilaiset sovellukset.
valaistuksen valvonta
Turvallisuustietoisuuden lisääntymisen myötä valvontakameroiden vaatimukset kohoavat jatkuvasti erityisesti erityistilanteissa, kuten raja-/rannikkopuolustuksessa, metsäpalojen ehkäisyssä ja rautatieliikenteessä. Laservalvonnan etuna on pitkä tunnistusetäisyys, korkea luotettavuus, alhainen virrankulutus ja teräväpiirto, ja se on kehittynyt nopeasti pitkän matkan valvontasovelluksissa. Puolijohdelasereita, joita edustaa 940 nm, on käytetty laajalti suurten nopeuksien rautateillä, moottoriteillä, metsäpalojen ehkäisyssä, raja- ja rannikkopuolustuksessa ja muilla aloilla.
Teknologian jatkuvan kehittymisen myötä puolijohdelasereilla itsessään on paljon tilaa laajentumiselle tehon, aallonpituuden ja työmenetelmien suhteen, ja ne edistävät edelleen kehittyvien teollisuudenalojen, kuten lasernäytön, laserin älykäs tunnistus, virtuaalitodellisuus, tarkkuuskoneistus ja lääketieteellinen testaus. Nousun myötä puolijohdelaserit ydinkomponentteina ovat tulleet tuhansiin kotitalouksiin ja niillä on yhä tärkeämpi rooli kansantalouden ja ihmisten toimeentulon eri osa-alueilla.
Tervetuloa ottamaan yhteyttä saadaksesi lisätietoja:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com