Uz stalno poboljšanje zahtjeva za primjenu lasera, zahtjevi za poluvodičke lasere također postaju sve veći i veći, što se uglavnom odražava u sljedećim aspektima:
Poboljšajte izlaznu snagu, razvijte dvodimenzionalne ili trodimenzionalne nizove velike snage kako biste zadovoljili potražnju za energijom u industrijskoj obradi i drugim poljima; poboljšati učinkovitost elektro-optičke pretvorbe, postići minijaturizaciju i visoku učinkovitost laserskih sustava, smanjiti pritisak rasipanja topline i smanjiti troškove; poboljšati kvalitetu snopa; poboljšati pouzdanost, odnosno može se slobodno koristiti u velikim vršnim snagama i ekstremno teškim okruženjima, kao što je korištenje svemirskih letjelica u okruženjima s velikim zračenjem i velikim temperaturnim razlikama.
Ključne tehnologije poluvodičkih lasera velike snage
Optimizacija konstrukcijskog dizajna
Razvoj poluvodičkih lasera velike snage usko je povezan s istraživanjem i projektiranjem epitaksije i struktura čipova. Strukturni dizajn osnova je poluvodičkih laserskih uređaja velike snage. Tri osnovna principa poluvodičkih lasera su: električno ubrizgavanje i ograničenje, elektrooptička pretvorba, optičko ograničenje i izlaz, koji odgovaraju dizajnu električnog ubrizgavanja, dizajnu kvantne jame i dizajnu optičkog polja valovodnih struktura. Strukturno istraživanje i poboljšanje poluvodičkih lasera temelji se na kontinuiranoj optimizaciji ova tri aspekta, razvoju asimetričnih širokih valovodnih struktura, optimizaciji kvantnih jama, kvantnih žica, kvantnih točaka i fotonskih kristalnih struktura, što promiče kontinuirano poboljšanje razinu laserske tehnologije. Izlazna snaga i učinkovitost elektro-optičke pretvorbe postaju sve veće i veće, kvaliteta snopa je sve bolja i bolja, a pouzdanost sve veća i veća.
Visokokvalitetna tehnologija rasta epitaksijalnog materijala
Tehnologija rasta epitaksijalnog materijala poluvodičkim laserom srž je razvoja poluvodičkih lasera. Visokokvalitetni proces rasta epitaksijalnog materijala, ekstremno niska gustoća površinskih defekata i gustoća unutarnjih defekata preduvjeti su i jamstvo za postizanje visoke vršne izlazne snage. Osim toga, nečistoće također igraju važnu ulogu u poluvodičkim materijalima. Može se reći da nema visokoučinkovitog lasera s kvantnim jažinama bez preciznog postupka dopiranja epitaksije poluvodiča. Uglavnom kroz optimizaciju krivulje dopinga, smanjuje se preklapanje između optičkog polja i jako dopiranog područja, čime se smanjuje gubitak apsorpcije slobodnih nositelja i poboljšava učinkovitost pretvorbe uređaja.
Tehnologija obrade površine kaviteta
Primjena poluvodičkih lasera velike snage obično zahtijeva veliku izlaznu snagu lasera i dobru pouzdanost. Glavno usko grlo koje ograničava izlaznu snagu poluvodičkih lasera je oštećenje optičke katastrofe (COMD) uzrokovano degradacijom površine šupljine pod visokom gustoćom snage.
U površini šupljine poluvodičkih lasera postoji veliki broj defekata zbog cijepanja, oksidacije i drugih razloga, a ti defekti postaju centri apsorpcije svjetlosti i centri neradijacijske rekombinacije. Toplina nastala apsorpcijom svjetla povećava temperaturu površine šupljine, a povećanje temperature uzrokuje smanjenje zazora, pa se stvara potencijalni gradijent između površine šupljine i unutarnjeg područja lasera, koji usmjerava ubrizgavanje nositelja u površinu šupljine, što je važnije. Glavna stvar je da se međupojasna apsorpcija svjetlosti pojačava nakon što se smanji razmak pojasa, što će oboje povećati koncentraciju nositelja u površini šupljine, pojačati neradijativnu rekombinaciju, i dodatno povećati temperaturu površine šupljine. S druge strane, veća strujna injekcija poluvodičkih lasera velike snage također pojačava neradijativnu rekombinaciju površine šupljine. To je proces pozitivne povratne sprege apsorpcije svjetlosti, neradijacijske rekombinacije, porasta temperature i smanjenja zazora koji uzrokuje brzo povećanje temperature površine šupljine, te na kraju površina šupljine pregori, odnosno dolazi do COMD.
Korijen problema s površinom šupljine je postojanje defekata na površini šupljine, uključujući onečišćenje, oksidaciju, materijalne nedostatke itd. površine šupljine. Ovi defekti površine šupljine prvo utječu na konzistenciju COMD, a zatim dovode do degradacije uređaja i utječu na dugoročnu stabilnost. Općenito, razne tehnike pasivizacije i premazivanja površine šupljine mogu se koristiti za smanjenje ili uklanjanje nedostataka i oksidacije površine šupljine, smanjenje apsorpcije svjetlosti površine šupljine i poboljšanje COMD vrijednosti površine šupljine, čime se postiže visoka vršna izlazna snaga .
Integrirana tehnologija pakiranja
Hlađenje i pakiranje laserskih čipova važan su dio proizvodnje poluvodičkih lasera velike snage, a oblikovanje laserske zrake i tehnologija integracije lasera glavni su načini za dobivanje kilovatnih i 10,000-vatnih lasera. Zbog velike izlazne snage i malog područja emitiranja svjetlosti poluvodičkih lasera velike snage, gustoća topline koja se stvara tijekom rada je vrlo visoka, što postavlja veće zahtjeve na strukturu i proces pakiranja. Ključno tehnološko istraživanje pakiranja poluvodičkih lasera velike snage je krenuti od aspekata topline, materijala za pakiranje i stresa, riješiti dizajn pakiranja toplinskog upravljanja i toplinskog stresa te postići tehnološki proboj u razvoju izravnog poluvodiča. laseri velike snage, visoke svjetline i visoke pouzdanosti.
Primjena poluvodičkih lasera
Područje izravne primjene poluvodičkih lasera jako je prošireno. Osim što se koristi kao izvor pumpe za solid-state lasere i lasere s vlaknima, također se izravno koristi u mnogim područjima kao što su optička komunikacija, industrijska obrada, medicinska ljepota i nadzor rasvjete. Posljednjih godina, nove primjene poluvodičkih lasera u 3D senzorima, lidaru, laserskom prikazu i drugim područjima privukle su veliku pozornost.
Komunikacije i optička pohrana
Područje optičkih komunikacija još uvijek je najveće tržište za aplikacije poluvodičkih lasera, a komunikacija optičkim vlaknima postala je glavni tok suvremene komunikacijske tehnologije. Također je idealan izvor svjetlosti za sustave optičke paralelne obrade i može se koristiti u optičkim računalima i optičkim neuronskim mrežama. Trenutačno su glavne primjene u području optičkih komunikacija 1,3 μm i 1,55 μm InGaAsP/InP poluvodički laseri. Crveni laser i plavi laser, koji se uglavnom koriste u optičkim informacijama i pohrani, mogu ostvariti pohranu i obradu informacija visoke gustoće.
izvor svjetla pumpe
Laseri u čvrstom stanju s poluvodičkim laserom i laseri s vlaknima najčešće su korištena polja poluvodičkih lasera velike snage. Kao izvor pumpanja, poluvodički laseri imaju nezamjenjive prednosti drugih izvora svjetlosti, a vlaknasti laseri postali su najutjecajnije tržište pumpanja u posljednjih pet godina. Izvor pumpe podijeljen je u dvije kategorije: izlaz spojenog vlakna s jednim čipom i vlakna spojenog šipkom. Obično se koristi 105 μm/NA0.22 vlakno s kontinuiranim izlazom od 30-120 W; Vlakno od 200 μm/NA0,22 s kontinuiranim izlazom od 50-300 W, s valnim duljinama koje pokrivaju 808-976 nm.
Laserski zaslon i medicina
Laserski zaslon ima ogroman tržišni potencijal zbog svojih prednosti velikog raspona boja, visoke svjetline, dugog vijeka trajanja i jednostavne realizacije zaslona velikog zaslona. Kako bi se dobio bolji vizualni doživljaj, što je kraća valna duljina crvenog lasera koji se koristi za laserski prikaz, to se može postići bolji vizualni doživljaj. Na primjer, koeficijent osjetljivosti ljudskog oka na 640 nm je 3 puta veći od 660 nm. Međutim, za AlGaInP crvene poluvodičke lasere, što je valna duljina kraća, to je veći razmak pojasa materijala aktivnog područja, a veća je vjerojatnost da će se nosači preliti iz aktivnog područja u zaštitni sloj, smanjujući učinkovitost i pouzdanost lasera. Uzimajući u obzir različite čimbenike, valna duljina crvenog lasera za laserski prikaz općenito je 640 nm. U području laserskog liječenja, upotreba 650-680 nm crvenih lasera također postaje sve privlačnija, a dobro se koristi u fizikalnoj terapiji, detekciji stanica, fotodinamičkoj terapiji itd.
industrijska prerada
Područje obrade materijala trenutno je drugo najveće područje primjene lasera, a ujedno je i najbrže rastuće područje u posljednje vrijeme, zahvaljujući brzom razvoju tehnologije fiber lasera. Laserska obrada temelji se na obradi različitih materijala fototermalnim efektom. Pod različitim gustoćama snage lasera, površina materijala prolazi kroz promjene kao što su porast temperature, taljenje, rasplinjavanje i fotoplazma. Prema stupnju promjene površine formiraju se žarenje i obloga. , zavarivanje, rezanje, bušenje i druge različite primjene.
nadzor rasvjete
S povećanjem svijesti ljudi o sigurnosnim mjerama, zahtjevi za nadzornim kamerama postaju sve veći i veći, posebno u posebnim prilikama kao što su obrana granice/obale, prevencija šumskih požara i željeznički promet. Lasersko praćenje ima prednosti velike udaljenosti detekcije, visoke pouzdanosti, niske potrošnje energije i visoke razlučivosti, a brzo se razvilo u aplikacijama praćenja na velikim udaljenostima. Poluvodički laseri predstavljeni s 940 nm naširoko su korišteni u brzim željeznicama, autocestama, prevenciji šumskih požara, graničnoj i obalnoj obrani i drugim područjima.
Sa stalnim napretkom tehnologije, sami poluvodički laseri imaju veliki prostor za proširenje u smislu snage, valne duljine i radnih metoda te dodatno promiču razvoj industrija u nastajanju kao što su laserski zaslon, lasersko inteligentno prepoznavanje, virtualna stvarnost, precizna strojna obrada i medicinsko testiranje. Uz uspon, poluvodički laseri, kao ključne komponente, ušli su u tisuće kućanstava i igraju sve važniju ulogu u raznim područjima nacionalne ekonomije i života ljudi.
Dobrodošli kontaktirajte nas za više detalja:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com