Z nenehnim izboljševanjem zahtev za uporabo laserjev postajajo vse višje tudi zahteve za polprevodniške laserje, ki se odražajo predvsem v naslednjih vidikih:
Izboljšati izhodno moč, razviti visokozmogljive dvodimenzionalne ali tridimenzionalne nize za izpolnitev povpraševanja po moči v industrijski predelavi in na drugih področjih; izboljšati učinkovitost elektro-optične pretvorbe, doseči miniaturizacijo in visoko učinkovitost laserskih sistemov, zmanjšati pritisk odvajanja toplote in zmanjšati stroške; izboljšati kakovost žarka; izboljša zanesljivost, to pomeni, da se lahko prosto uporablja pri visoki konični moči in izjemno težkih okoljih, kot je uporaba vesoljskih vozil v okoljih z velikim sevanjem in velikimi temperaturnimi razlikami.
Ključne tehnologije visokozmogljivih polprevodniških laserjev
Optimizacija strukturne zasnove
Razvoj visokozmogljivih polprevodniških laserjev je tesno povezan z raziskavami in načrtovanjem epitaksije in struktur čipov. Strukturna zasnova je osnova visokozmogljivih polprevodniških laserskih naprav. Trije osnovni principi polprevodniških laserjev so: električno vbrizgavanje in omejitev, elektro-optična pretvorba, optična omejitev in izhod, ki ustrezajo zasnovi električne injekcije, zasnova kvantne vrtine in zasnova optičnega polja valovodnih struktur. Strukturne raziskave in izboljšave polprevodniških laserjev temeljijo na nenehni optimizaciji teh treh vidikov, razvoju asimetričnih širokih valovodnih struktur, optimizaciji kvantnih vrtin, kvantnih žic, kvantnih pik in fotonskih kristalnih struktur, kar spodbuja nenehno izboljševanje stopnjo laserske tehnologije. Izhodna moč in učinkovitost elektro-optične pretvorbe postajata vse višja in višja, kakovost žarka je vedno boljša, zanesljivost pa vedno višja.
Visokokakovostna tehnologija epitaksialne rasti materiala
Tehnologija rasti epitaksialnih materialov s polprevodniškim laserjem je jedro razvoja polprevodniškega laserja. Visokokakovosten epitaksialni postopek rasti materiala, izjemno nizka gostota površinskih napak in gostota notranjih napak so predpogoji in zagotovilo za doseganje visoke konične izhodne moči. Poleg tega imajo v polprevodniških materialih pomembno vlogo tudi nečistoče. Lahko rečemo, da ni visoko zmogljivega laserja s kvantnimi vrtinami brez natančnega polprevodniškega postopka dopiranja epitaksije. Predvsem z optimizacijo krivulje dopinga se zmanjša prekrivanje med optičnim poljem in močno dopiranim območjem, s čimer se zmanjša absorpcijska izguba prostih nosilcev in izboljša učinkovitost pretvorbe naprave.
Tehnologija obdelave površine votline
Uporaba visokozmogljivih polprevodniških laserjev običajno zahteva visoko lasersko izhodno moč in dobro zanesljivost. Glavno ozko grlo, ki omejuje izhodno moč polprevodniških laserjev, je poškodba optične katastrofe (COMD), ki jo povzroči degradacija površine votline pod visoko gostoto moči.
Na površini votline polprevodniških laserjev je veliko število napak zaradi cepitve, oksidacije in drugih razlogov, te napake pa postanejo centri za absorpcijo svetlobe in centri za nesevalno rekombinacijo. Toplota, ki nastane zaradi absorpcije svetlobe, poveča temperaturo površine votline, povečanje temperature pa povzroči zmanjšanje pasovne vrzeli, zato nastane potencialni gradient med površino votline in notranjim območjem laserja, ki usmerja vbrizgavanje nosilcev v površino votline, kar je bolj pomembno. Glavna točka je, da se medpasovna absorpcija svetlobe poveča po zmanjšanju pasovne vrzeli, kar bo povečalo koncentracijo nosilcev v površini votline, povečalo nesevalno rekombinacijo, in dodatno poveča temperaturo površine votline. Po drugi strani pa večja tokovna injekcija visokozmogljivih polprevodniških laserjev prav tako poveča nesevalno rekombinacijo površine votline. To je proces pozitivne povratne informacije absorpcije svetlobe, brezsevalne rekombinacije, povečanja temperature in zmanjšanja pasovne vrzeli, ki povzroči, da se temperatura površine votline hitro poveča in končno površina votline izgori, to je COMD.
Osnova problema površine votline je obstoj površinskih napak votline, vključno s kontaminacijo, oksidacijo, materialnimi napakami itd. na površini votline. Te okvare površine votline najprej vplivajo na konsistenco COMD, nato pa povzročijo degradacijo naprave in vplivajo na dolgoročno stabilnost. Na splošno je mogoče uporabiti različne tehnike pasiviranja in premazovanja površine votline za zmanjšanje ali odpravo napak in oksidacije površine votline, zmanjšanje absorpcije svetlobe površine votline in izboljšanje vrednosti COMD površine votline, s čimer se doseže visoka konična izhodna moč .
Integrirana tehnologija pakiranja
Hlajenje in pakiranje laserskih čipov sta pomemben del proizvodnje visokozmogljivih polprevodniških laserjev, oblikovanje laserskega žarka in tehnologija laserske integracije pa sta glavna načina za pridobivanje kilovatnih in 10,000-vatnih laserjev. Zaradi velike izhodne moči in majhnega območja oddajanja svetlobe visokozmogljivih polprevodniških laserjev je gostota toplote, ki nastane med delovanjem, zelo visoka, kar postavlja višje zahteve glede strukture in postopka embalaže. Ključna tehnološka raziskava visokozmogljive polprevodniške laserske embalaže je izhajati iz vidikov toplote, embalažnih materialov in stresa, rešiti zasnovo embalaže toplotnega upravljanja in toplotne obremenitve ter doseči tehnološki preboj v razvoju neposrednih polprevodnikov. laserji z visoko močjo, visoko svetlostjo in visoko zanesljivostjo.
Uporaba polprevodniških laserjev
Področje neposredne uporabe polprevodniških laserjev se je močno razširilo. Poleg tega, da se uporablja kot vir črpalke za polprevodniške laserje in laserje z vlakni, se neposredno uporablja tudi na številnih področjih, kot so optična komunikacija, industrijska obdelava, medicinska lepota in nadzor razsvetljave. V zadnjih letih so nove aplikacije polprevodniških laserjev pri 3D zaznavanju, lidarju, laserskem prikazovanju in drugih področjih pritegnile veliko pozornosti.
Komunikacije in optični pomnilnik
Področje optičnih komunikacij je še vedno največji trg za aplikacije polprevodniških laserjev, komunikacija po optičnih vlaknih pa je postala glavni tok sodobne komunikacijske tehnologije. Je tudi idealen vir svetlobe za optične sisteme vzporedne obdelave in se lahko uporablja v optičnih računalnikih in optičnih nevronskih mrežah. Trenutno so glavne aplikacije na področju optičnih komunikacij 1,3 μm in 1,55 μm InGaAsP/InP polprevodniški laserji. Rdeči laser in modri laser, ki se uporabljata predvsem v optičnih informacijah in shranjevanju, lahko realizirata shranjevanje in obdelavo informacij z visoko gostoto.
svetlobni vir črpalke
Polprevodniški polprevodniški laserji z laserskim črpanjem in laserji z vlakni so najpogosteje uporabljena področja visokozmogljivih polprevodniških laserjev. Kot črpalni vir imajo polprevodniški laserji nenadomestljive prednosti drugih svetlobnih virov, vlakneni laserji pa so v zadnjih petih letih postali najvplivnejši črpalni trg. Vir črpalke je razdeljen v dve kategoriji: izhod iz sklopljenih vlaken z enim čipom in sklopljenih vlaken. Običajno se uporablja vlakno 105 μm/NA0.22 z neprekinjeno močjo 30-120 W; Vlakno 200 μm/NA0,22 z neprekinjeno močjo 50-300 W, z valovno dolžino, ki pokriva 808-976 nm.
Laserski zaslon in medicina
Laserski zaslon ima ogromen tržni potencial zaradi svojih prednosti velikega barvnega razpona, visoke svetlosti, dolge življenjske dobe in enostavne izvedbe velikega zaslona. Da bi dosegli boljšo vizualno izkušnjo, je mogoče doseči boljšo vizualno izkušnjo, krajšo kot je valovna dolžina rdečega laserja, uporabljenega za laserski prikaz. Na primer, koeficient občutljivosti človeškega očesa pri 640 nm je 3-krat večji kot pri 660 nm. Vendar pri rdečih polprevodniških laserjih AlGaInP velja, da krajša kot je valovna dolžina, večja je vrzel v pasu materiala aktivnega območja in večja je verjetnost, da se bodo nosilci prelili iz aktivnega območja v omejevalni sloj, kar zmanjša učinkovitost in zanesljivost laserja. Ob upoštevanju različnih dejavnikov je valovna dolžina rdečega laserja za laserski prikaz na splošno 640 nm. Tudi na področju laserskega zdravljenja je uporaba 650-680 nm rdečih laserjev vedno bolj vpadljiva, dobro se uporablja v fizikalni terapiji, detekciji celic, fotodinamični terapiji itd.
industrijska predelava
Področje obdelave materialov je trenutno drugo največje področje uporabe laserja, hkrati pa je tudi najhitreje rastoče področje v zadnjem času, zahvaljujoč hitremu razvoju tehnologije fiberlaserja. Laserska obdelava temelji na fototermični obdelavi različnih materialov. Pod različnimi gostotami laserske moči je površina materiala podvržena spremembam, kot so dvig temperature, taljenje, uplinjanje in fotoplazma. Glede na stopnjo površinske spremembe se oblikujejo žarjenje in oplaščenje. , varjenje, rezanje, vrtanje in druge različne aplikacije.
spremljanje osvetlitve
Z večjo ozaveščenostjo ljudi o varnostnih ukrepih postajajo zahteve po nadzornih kamerah vse višje, zlasti v posebnih primerih, kot je mejna/obalna obramba, preprečevanje gozdnih požarov in železniški promet. Lasersko spremljanje ima prednosti velike razdalje zaznavanja, visoke zanesljivosti, nizke porabe energije in visoke ločljivosti ter se je hitro razvilo v aplikacijah za spremljanje na velike razdalje. Polprevodniški laserji, predstavljeni z 940 nm, so bili široko uporabljeni na hitrih železnicah, avtocestah, preprečevanju gozdnih požarov, mejni in obalni obrambi ter na drugih področjih.
Z nenehnim napredkom tehnologije imajo sami polprevodniški laserji velik prostor za širitev v smislu moči, valovne dolžine in delovnih metod ter nadalje spodbujajo razvoj nastajajočih industrij, kot so laserski zasloni, lasersko inteligentno prepoznavanje, navidezna resničnost, natančna obdelava in medicinsko testiranje. Z vzponom so polprevodniški laserji kot ključne komponente vstopili v tisoče gospodinjstev in igrajo vse pomembnejšo vlogo na različnih področjih nacionalnega gospodarstva in preživetja ljudi.
Dobrodošli, kontaktirajte nas za več podrobnosti:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com