Laserski čip

Laserski čip, koji se naziva i nemontirana diodna laserska traka, je laserski čip s jednim emiterom ili laserski čip s jednom trakom, koji nisu montirani na hladnjak i nemaju nikakvo vanjsko pakiranje. Odaberite poluvodičke materijale GaAs, InP i GaSb kako biste dobili valnu duljinu od 450 nm do 2 µm, što pruža iznimnu pouzdanost i performanse.

Laserski čip je minijaturizirani čip koji integrira lasere i druge optoelektroničke komponente. Glavna komponenta laserskog čipa je poluvodički laser, koji koristi proces rekombinacije elektrona i rupa u poluvodičkim materijalima za generiranje lasera. Laserski čipovi manji su i lakši od tradicionalnih plinskih lasera ili lasera u čvrstom stanju, što ih čini prikladnima za integraciju u razne prijenosne i ugrađene uređaje.

Jedan odašiljač

Jednostruki Bar

VCSEL čip

EEL čip s jednim emiterom

EEL čip s jednom trakom

Glavna razlika između laserskog čipa s jednim emiterom i laserskog čipa s jednom trakom je njihova struktura i primjena. Laserski čip s jednim emiterom obično se odnosi na jedan laserski čip, dok su laserski čip s jednom trakom strukture u obliku trake sastavljene od više laserskih čipova.

Laserski čip s jednim emiterom sastoji se od jednog laserskog čipa i obično ima manju veličinu i manju izlaznu snagu. Obično se koriste u aplikacijama koje zahtijevaju preciznu kontrolu snopa, kao što su komunikacije optičkim vlaknima i laserski pokazivači. Karakteristike laserskog čipa s jednim emiterom su njihova visoka kvaliteta snopa i prikladni su za aplikacije koje zahtijevaju visoku usmjerenost i visoku svjetlinu.

Laserski čip s jednom trakom su strukture u obliku trake sastavljene od više laserskih čipova i obično imaju veću veličinu i veću izlaznu snagu. Laserski čip s jednom trakom prikladan je za aplikacije koje zahtijevaju veliku izlaznu snagu, poput obrade materijala, medicinske opreme i instrumenata za znanstveno istraživanje. Karakteristike laserskog čipa s jednom trakom su njihova velika izlazna snaga i prikladni su za primjene koje zahtijevaju zračenje velike površine ili visoku energiju.

Što se tiče tehničkih detalja i primjene, laserski čip s jednim emiterom i laserski čip s jednom trakom također se razlikuju u metodama pripreme i odabiru materijala. Laserski čip s jednim emiterom obično se priprema korištenjem tehnologije taloženja metalnih organskih kemijskih para i ima visoku kvalitetu i učinkovitost zrake. Laserski čip s jednom trakom izbjegava bočno lasersko svjetlo kroz dizajn epitaksijalnog sloja i izolacijskog utora te poboljšava pouzdanost i izdržljivost uređaja.

Nemontirane laserske šipke mogu se izrezati u laserske čipove s jednim emiterom, uključujući sljedeće korake:

Crtanje: Na svakoj nemontiranoj laserskoj traci koja se cijepa, crtanje se izvodi između dva susjedna čipa.

Ekspanzija filma: Ljepljivi film s pričvršćenom laserskom trakom prenosi se u stroj za ekspanziju filma za prvo ekspanziju filma. Nakon završetka ekspanzije filma, ljepljivi film je u prvom stanju ekspanzije i ostaje u tom stanju.

Cijepanje: Ljepljivi film u prvom stanju ekspanzije prenosi se u stroj za cijepanje, a laserska traka se cijepa duž linije za crtanje kako bi se čipovi na laserskoj traci odvojili jedan od drugog. Širenjem ljepljivog filma pričvršćenog na lasersku šipku prije cijepanja, omogućuje se prednaprezanje strugotina s obje strane linije za rezanje, tako da se strugotine mogu prirodno čisto odvojiti duž smjera rebranja tijekom cijepanja, izbjegavajući sudaranje strugotina sa svakim drugi tijekom cijepanja i oštećenja.

Ključ ove metode je osigurati prednaprezanje ekspanzijom filma kako bi se osiguralo da se strugotine mogu prirodno odvojiti duž smjera piskanja tijekom cijepanja, čime se poboljšava prinos i kvaliteta strugotine.

‌Razmak između emitera nemontirane laserske trake ima značajan utjecaj na performanse. Ujednačeni razmak emitera može osigurati bolji učinak rasipanja topline nemontirane laserske šipke, čime se poboljšava vijek trajanja i stabilnost nemontirane laserske šipke.

Udaljenost između emitera nemontirane laserske šipke utjecat će na učinak rasipanja topline. Ako je razmak emitera neravnomjeran, to može uzrokovati previsoku temperaturu nekih emitera, što utječe na rad i vijek trajanja lasera. Podešavanjem širine svakog emitera šipke, rasipanje topline cijele šipke može se učiniti ravnomjernijim, a može se izbjeći da temperatura srednjeg emitera bude značajno viša od temperature rubnog emitera, čime se smanjuju problemi pomaka valne duljine i smanjenja širine pulsa.

Razmak između emitera također utječe na svjetlinu nemontirane laserske trake. Ako je udaljenost između emitera prevelika, to može uzrokovati nejednaku svjetlinu i utjecati na učinak prikaza. Odgovarajući razmak između emitera može osigurati učinak prikaza i performanse nemontirane laserske trake u različitim scenarijima primjene.

Postoji više zahtjeva za hladnjake koji se koriste u pakiranju laserskih čipova, uglavnom uključujući toplinsku vodljivost, usklađivanje koeficijenta toplinskog širenja, sposobnost otpuštanja toplinskog naprezanja i površinsku obradu. ‌

Prvo, toplinska vodljivost jedan je od važnih parametara materijala za odvod topline. Laserski čipovi stvaraju puno topline tijekom rada. Ako se toplina ne može raspršiti na vrijeme, to će utjecati na performanse i vijek trajanja lasera. Stoga materijal hladnjaka mora imati visoku toplinsku vodljivost kako bi učinkovito odvodio toplinu. Uobičajeni materijali hladnjaka kao što su aluminijev nitrid, silicijev karbid, dijamant itd. imaju visoku toplinsku vodljivost‌.

Drugo, usklađivanje koeficijenta toplinske ekspanzije‌ također je vrlo važno. Koeficijenti toplinske ekspanzije laserskih čipova i materijala hladnjaka moraju odgovarati kako bi se smanjio stres uzrokovan temperaturnim promjenama i spriječile pukotine ili deformacije između materijala. Na primjer, koeficijent toplinske ekspanzije aluminijevog nitrida je 4,6×10^-6/K, što je blizu koeficijenta toplinske ekspanzije laserskih čipova, pa se često koristi kao prijelazni materijal za hladnjak.

Osim toga, sposobnost otpuštanja toplinskog naprezanja‌ također je ključni faktor. Toplina koju stvara laser tijekom rada uzrokovat će toplinski stres između čipa i hladnjaka. Ako materijal hladnjaka ne može učinkovito otpustiti ta naprezanja, to može uzrokovati pogoršanje ili kvar lasera. Stoga materijal hladnjaka mora imati dobru sposobnost oslobađanja toplinskog naprezanja‌.

Konačno, površinska obrada također utječe na performanse hladnjaka. Površinska obrada materijala hladnjaka treba zadovoljiti određene zahtjeve za izgled i fizikalna i kemijska ispitivanja kako bi se osigurala njegova pouzdanost i trajnost u praktičnim primjenama.

Ukratko, hladnjak koji se koristi za zapakirane laserske čipove mora imati visoku toplinsku vodljivost, odgovarati koeficijentu toplinskog širenja čipa, dobre mogućnosti otpuštanja toplinskog naprezanja i odgovarajuću površinsku obradu kako bi se osigurala stabilnost i dugoročna pouzdanost lasera.

‌Osnovni koraci pakiranja nemontiranih šipki s laserskim čipom uključuju: odabir odgovarajućih materijala za pakiranje, projektiranje strukture pakiranja, izvođenje zavarivanja i lijepljenja te optimiziranje upravljanja toplinom.

Prije svega, odabir odgovarajućeg materijala za pakiranje ključan je za osiguranje performansi nemontirane šipke s laserskim čipom. Na primjer, tvrdo lemljenje zlato-kositar može se koristiti za pakiranje moćnih poluvodičkih poluvodičkih šipki galij nitrida (GaN), a prijelazni hladnjak bakar-volfram može se koristiti kao međusloj za suzbijanje zaostalog naprezanja pakiranja. Osim toga, InGaAs/AlGaAs epitaksijalni materijalni sustav također se može koristiti za dizajniranje konusnih poluvodičkih laserskih nizova velike snage.

Drugo, ispravno dizajnirana struktura pakiranja ključna je za poboljšanje performansi nemontiranih šipki s laserskim čipom. Na primjer, struktura paketa može se izgraditi pomoću komponenti kao što su mikrokanalni hladnjaki, izolacijski filmovi i bakrene trake kako bi se postiglo dobro upravljanje toplinom i raspodjela struje.

Slijedi postupak lemljenja i lijepljenja. Visoko precizni stroj za postavljanje koristi se za eutektičko spajanje čipa na prijelazni hladnjak bakar-volfram, a temperatura, tlak i vrijeme zavarivanja strogo su kontrolirani kako bi se osigurala kvaliteta zavarivanja. Eksperimenti pokazuju da odgovarajući parametri zavarivanja mogu značajno smanjiti toplinski otpor i strujni prag, čime se poboljšava izlazna optička snaga i učinkovitost fotoelektrične pretvorbe.

Naposljetku, optimizacija upravljanja toplinom važna je mjera za osiguranje dugotrajnog stabilnog rada nemontiranih šipki s laserskim čipom. Racionalnim projektiranjem strukture hladnjaka i odabirom odgovarajućih materijala, toplinski otpor može se učinkovito smanjiti, učinkovitost rasipanja topline može se poboljšati, a životni vijek nemontiranih šipki laserskog čipa može se produžiti.

1. Spriječite kontaminaciju: Nemontiranu lasersku šipku treba zapakirati u sterilnom okruženju bez prašine kako bi se spriječio upad čestica i mikroorganizama. Ovi kontaminanti mogu utjecati na performanse i vijek trajanja nemontirane laserske šipke, pa čak i uzrokovati kvar na pakiranju.

2. Poboljšajte kvalitetu pakiranja: Kontrola okoliša u čistoj sobi može osigurati da su temperatura, vlažnost i protok zraka tijekom procesa pakiranja u najboljem stanju, čime se poboljšava kvaliteta i konzistentnost pakiranja. To pomaže smanjiti nedostatke pakiranja i poboljšati kvalificiranu stopu proizvoda.

3. Produžite životni vijek: Pakiranje u čistom okruženju može smanjiti štetu na nemontiranoj laserskoj šipki od vanjskih čimbenika, produžujući tako njezin vijek trajanja. Čista soba smanjuje probleme onečišćenja koji se mogu pojaviti tijekom procesa pakiranja striktnom kontrolom uvjeta okoline i štiti stabilnost i pouzdanost nemontirane laserske trake.

4. Poboljšajte učinkovitost proizvodnje: Učinkovit sustav filtriranja i strogo kontrolirani uvjeti okoline čiste sobe mogu smanjiti prekide u proizvodnji i preradu uzrokovanu onečišćenjem, čime se poboljšava ukupna učinkovitost proizvodnje. Osim toga, čista soba također može osigurati kontinuitet i stabilnost proizvodnog procesa, dodatno poboljšavajući učinkovitost proizvodnje.

Strukturne razlike:

‌EEL (Edge Emitting Laser): EEL koristi emisiju zračenja duž smjera osi, to jest, svjetlost se emitira duž smjera ravnine uređaja, obično s cilindričnom strukturom, a svjetlost emitira lasersku zraku sa strane.

‌VCSEL (Laser koji emitira okomitu površinu šupljine): Struktura VCSEL-a je okomita, to jest, svjetlost je okomita na uređaj, a svjetlost se uglavnom emitira s vrha, tvoreći kružnu točku.

Način emisije‌:

‌EEL: Laserska zraka se emitira sa strane kroz cilindričnu strukturu.

‌VCSEL: laser koji emitira površinu, svjetlost se uglavnom emitira s vrha.

Oblik točke:

‌EEL: Emitirana točka je eliptična.

‌VCSEL: Emitirana točka je kružna.

Razlike u izvedbi:

‌EEL: Ima veću izlaznu snagu i energiju od jednog lasera, pogodan za primjene s visokim energetskim zahtjevima.

‌VCSEL‌: Ima visoku unutarnju kvantnu učinkovitost i bolju toplinsku stabilnost te može postići veliku brzinu, nisku potrošnju energije i širok temperaturni raspon‌.

Područja primjene:

‌EEL‌: Uglavnom se koristi za komunikaciju velike brzine, kao što su komunikacije optičkim vlaknima, laserski ispis, optički diskovi i optičko mjerenje i detekcija‌.

‌VCSEL‌: Obično se koristi u optičkom povezivanju podatkovnih centara, lidaru, prepoznavanju lica, 3D skeniranju i drugim aplikacijama‌.

Ukratko, EEL i VCSEL imaju značajne razlike u strukturi, načinu emisije, obliku točke, performansama i područjima primjene. Korisnici mogu odabrati odgovarajući laserski čip prema specifičnim potrebama.

Rad EEL Edge Emitting Laser čipa uglavnom uključuje sljedeće korake:

1. Ubrizgavanje nositelja: primjenom prednapredanja, elektroni se ubrizgavaju iz područja N-tipa u aktivni sloj, a rupe se ubrizgavaju iz područja P-tipa u aktivni sloj. U aktivnom sloju, elektroni i rupe se rekombiniraju i stvaraju fotone. Ovaj proces je sličan svjetlećoj diodi (LED), ali EEL je za postizanje lasera umjesto obične svjetlosti.

2. Stimulirano zračenje i pojačanje svjetlosti: Fotoni generirani u aktivnom sloju međusobno djeluju s drugim pobuđenim elektronima, uzrokujući prijelaz ovih elektrona u stanje niske energije i emitiranje više fotona s istom fazom, frekvencijom i smjerom kao početni fotoni. Ovo je stimulirano zračenje. Kada se fotoni reflektiraju naprijed-natrag između tih zrcala, više fotona stimuliranog zračenja nastaje u aktivnom sloju, tvoreći mehanizam pojačanja svjetlosti u rezonantnoj šupljini.

3. Rezonantna šupljina i pojačanje svjetlosti: Budući da je aktivni sloj EEL-a ugrađen između dva paralelna zrcala (krajnje strane), ta će zrcala reflektirati neke fotone natrag na aktivni sloj. Kada se fotoni reflektiraju naprijed-natrag između dva zrcala, u aktivnom sloju stvara se više fotona stimuliranog zračenja. Ovaj ponovljeni proces pojačanja svjetlosti tvori mehanizam pojačanja svjetlosti u rezonantnoj šupljini.

4. Laserski izlaz‌: kada broj fotona u rezonantnoj šupljini dosegne određeni prag, neki će se fotoni emitirati kroz čeonu površinu s nižom refleksijom da bi formirali laserski izlaz. Smjer laserske zrake EEL-a je paralelan s površinom čipa, pa se naziva rubno emitirajući laser.

Četiri metode hlađenja

Hlađenje hladnjakom prirodnom konvekcijom‌: ova metoda koristi materijale visoke toplinske vodljivosti za uklanjanje generirane topline i raspršivanje topline prirodnom konvekcijom. Osim toga, rebra također mogu pomoći u odvođenju topline i poboljšati brzinu prijenosa topline rashladnog sustava‌.

‌Materijali toplinske vodljivosti‌: Koristite materijale visoke toplinske vodljivosti kako biste smanjili temperaturu lasera. Ovi materijali mogu učinkovito odvoditi toplinu i tako održavati stabilan rad lasera‌.

Temeljen na vodećoj tehnologiji poluvodiča u industriji, BrandNew nudi širok raspon opcija laserskih čipova. Neke od ovih opcija uključuju valne duljine u rasponu od 450 nm do 2100 nm, laserski čip s jednim emiterom s izlaznom snagom do 20 W i laserski čip s jednom trakom s izlaznom snagom do 600 W, te kontinuirani val (CW) i kvazi-kontinuirani val (QCW ) opcije. Laserski čip i šipka dostupni su u različitim faktorima ispune, širinama pruga, širinama šipki i duljinama šupljina, a prilagođene opcije mogu se razviti kako bi zadovoljile vaše jedinstvene zahtjeve.

Laserski čipovi proizvode se pod najstrožom kontrolom kvalitete. Radimo samo s najsuvremenijom tehnologijom epitaksije, obrade i presvlačenja faseta. Za sastavljanje laserskog čipa koriste se standardne metode lemljenja. Materijal podržava i meki lem (indij) i tvrdi lem (zlato/kositar). Standardna konfiguracija laserskog čipa je struktura emitera odvojena na p-strani. Na zahtjev, dostupni su laserski čipovi s kontinuiranom metalizacijom p-strane i prilagođenim premazima za fasete, uz upotrebu premaza s niskim AR za sastavljanje vanjskih rezonatora.

Brandnew Technology, jedan od vodećih proizvođača i dobavljača diodnih lasera u Kini, ima profesionalnu tvornicu koja proizvodi visokokvalitetne laserske čipove i prodaje ih po konkurentnim cijenama. Dobrodošli u veleprodaju naših proizvoda proizvedenih u Kini.