Laserrakenduste nõuete pideva täiustamisega tõusevad järjest kõrgemad nõuded ka pooljuhtlaseritele, mis kajastuvad peamiselt järgmistes aspektides:
Parandage väljundvõimsust, töötage välja suure võimsusega kahe- või kolmemõõtmelisi massiive, et rahuldada tööstusliku töötlemise ja muude valdkondade energiavajadust; parandada elektro-optilise muundamise efektiivsust, saavutada lasersüsteemide miniaturiseerimine ja kõrge efektiivsus, vähendada soojuse hajumise rõhku ja vähendada kulusid; parandada tala kvaliteeti; parandada töökindlust, st seda saab vabalt kasutada suure tippvõimsuse korral ja äärmiselt karmides keskkondades, näiteks kosmosesõidukite kasutamine suure kiirguse ja suurte temperatuuride erinevustega keskkondades.
Suure võimsusega pooljuhtlaserite võtmetehnoloogiad
Struktuurse disaini optimeerimine
Suure võimsusega pooljuhtlaserite arendamine on tihedalt seotud epitaksi- ja kiipstruktuuride uurimise ja projekteerimisega. Struktuurne projekteerimine on suure võimsusega pooljuhtlaserseadmete aluseks. Pooljuhtlaserite kolm põhiprintsiipi on: elektriline süstimine ja piiramine, elektrooptiline muundamine, optiline piiramine ja väljund, mis vastavad vastavalt elektrisüsti konstruktsioonile, kvantkaevu projekteerimine ja lainejuhtstruktuuride optilise välja projekteerimine. Pooljuhtlaserite struktuuriuuring ja täiustamine põhineb nende kolme aspekti pideval optimeerimisel, asümmeetriliste lainejuhistruktuuride väljatöötamisel, kvantkaevude, kvantjuhtmete, kvantpunktide ja fotooniliste kristallstruktuuride optimeerimisel, mis soodustab laseri pidevat täiustamist. lasertehnoloogia tase. Väljundvõimsus ja elektro-optilise muundamise efektiivsus muutuvad üha kõrgemaks, kiire kvaliteet muutub aina paremaks ja töökindlus aina kõrgemaks.
Kvaliteetne epitaksiaalse materjali kasvatamise tehnoloogia
Pooljuhtlaseri epitaksiaalse materjali kasvatamise tehnoloogia on pooljuhtlaseri arendamise tuum. Kvaliteetne epitaksiaalne materjali kasvuprotsess, äärmiselt madal pinnadefektide tihedus ja sisemiste defektide tihedus on kõrge tippvõimsuse saavutamise eeldused ja tagatised. Lisaks mängivad pooljuhtmaterjalides olulist rolli ka lisandid. Võib öelda, et pole olemas suure jõudlusega kvantkaevu laserit ilma täpse pooljuhtide epitaksia dopinguta. Peamiselt dopingukõvera optimeerimise kaudu väheneb optilise välja ja tugevalt legeeritud piirkonna kattuvus, vähendades seeläbi vabade kandjate neeldumiskadu ja parandades seadme muundamise efektiivsust.
Õõnsuste pinnatöötluse tehnoloogia
Suure võimsusega pooljuhtlaserite kasutamine nõuab tavaliselt suurt laseri väljundvõimsust ja head töökindlust. Peamine pooljuhtlaserite väljundvõimsust piirav kitsaskoht on optiline katastroofikahjustus (COMD), mis on põhjustatud õõnsuse pinna lagunemisest suure võimsustiheduse korral.
Pooljuhtlaserite õõnsuspinnal esineb suur hulk lõhustumisest, oksüdatsioonist ja muudest põhjustest tingitud defekte ning need defektid muutuvad valguse neeldumiskeskusteks ja mittekiirguslikeks rekombinatsioonikeskusteks. Valguse neeldumisel tekkiv soojus tõstab õõnsuse pinna temperatuuri ja temperatuuri tõus põhjustab ribade vahe vähenemist, mistõttu tekib õõnsuse pinna ja laseri sisemise ala vahel potentsiaalne gradient, mis juhib laseri süstimist. kandjad õõnsuse pindalale, mis on olulisem. Peamine punkt on see, et ribadevaheline valguse neeldumine paraneb pärast ribalaiuse vähendamist, mis mõlemad suurendavad kandja kontsentratsiooni õõnsuse pinna piirkonnas, suurendavad mittekiirguslikku rekombinatsiooni, ja veelgi tõsta õõnsuse pinna temperatuuri. Teisest küljest suurendab suure võimsusega pooljuhtlaserite suurem voolusüst ka õõnsuse pinna mittekiirguslikku rekombinatsiooni. Just valguse neeldumise, mittekiirgusliku rekombinatsiooni, temperatuuri tõusu ja ribavahe vähendamise positiivse tagasiside protsess põhjustab õõnsuse pinna temperatuuri kiiret tõusu ja lõpuks õõnsuse pind põleb läbi ehk tekib COMD.
Õõnsuspinna probleemi juureks on õõnsuse pinnadefektide olemasolu, sh õõnsuse pinna saastumine, oksüdatsioon, materjalidefektid jne. Need õõnsuse pinnadefektid mõjutavad esiteks COMD konsistentsi ja teiseks põhjustavad seadme lagunemist ja mõjutavad pikaajalist stabiilsust. Üldiselt saab õõnsuse pinna defektide ja oksüdatsiooni vähendamiseks või kõrvaldamiseks, õõnsuse pinna valguse neeldumise vähendamiseks ja õõnsuse pinna COMD-väärtuse parandamiseks kasutada erinevaid õõnsuse pinna passiveerimis- ja katmistehnikaid, saavutades seeläbi suure tippvõimsuse. .
Integreeritud pakkimistehnoloogia
Laserkiipide jahutamine ja pakendamine on suure võimsusega pooljuhtlaserite valmistamisel oluline osa ning laserkiire kujundamise ja laseri integreerimise tehnoloogia on peamised viisid kilovatise ja 10-vatise 000-vatise laserite saamiseks. Suure võimsusega pooljuhtlaserite suure väljundvõimsuse ja väikese valgust kiirgava ala tõttu on töö käigus tekkiv soojustihedus väga kõrge, mis seab pakendi struktuurile ja protsessile kõrgemad nõuded. Suure võimsusega pooljuhtlaserpakendite tehnoloogiate põhiuuringud on alustada soojuse, pakkematerjalide ja pinge aspektidest, lahendada soojusjuhtimise ja termilise stressi pakendi disain ning saavutada tehnoloogiline läbimurre otseste pooljuhtide arendamisel. laserid suure võimsusega, suure heledusega ja suure töökindlusega.
Pooljuhtlaserite rakendused
Pooljuhtlaserite otsese kasutamise valdkond on laialdaselt laienenud. Lisaks sellele, et seda kasutatakse pooljuhtlaserite ja kiudlaserite pumbaallikana, kasutatakse seda otseselt ka paljudes valdkondades, nagu optiline side, tööstuslik töötlemine, meditsiiniline ilu ja valgustuse jälgimine. Viimastel aastatel on suurt tähelepanu pälvinud pooljuhtlaserite uued rakendused 3D-anduri, lidari, laserkuvari ja muudes valdkondades.
Side ja optiline salvestusruum
Optilise side valdkond on endiselt suurim pooljuhtlaserite rakenduste turg ja kiudoptilisest sidest on saanud kaasaegse sidetehnoloogia peavool. Samuti on see ideaalne valgusallikas optiliste paralleeltöötlussüsteemide jaoks ning seda saab kasutada optilistes arvutites ja optilistes närvivõrkudes. Praegu on optilise side valdkonnas peamised rakendused 1,3 μm ja 1,55 μm InGaAsP/InP pooljuhtlaserid. Punane laser ja sinine laser, mida kasutatakse peamiselt optilise teabe ja salvestamise jaoks, võimaldavad suure tihedusega teabe salvestamist ja töötlemist.
pumba valgusallikas
Pooljuhtlaseriga pumbatavad pooljuhtlaserid ja kiudlaserid on suure võimsusega pooljuhtlaserite enim kasutatavad valdkonnad. Pumpamisallikana on pooljuhtlaseritel teiste valgusallikate asendamatud eelised ning kiudlaserid on viimase viie aasta jooksul muutunud kõige mõjukamaks pumpamise turuks. Pumba allikas on jagatud kahte kategooriasse: ühe kiibiga ühendatud kiudväljund ja vardaga ühendatud kiud. Tavaliselt kasutatakse kiudu 105 μm/NA0.22 pideva väljundiga 30-120 W; 200 μm/NA0,22 kiud pideva väljundiga 50-300 W, lainepikkustega 808-976 nm.
Laserekraan ja meditsiiniline
Laserekraanil on tohutu turupotentsiaal tänu suurele värvigammale, suurele heledusele, pikale elueale ja suure ekraaniga kuvari hõlpsale realiseerimisele. Parema visuaalse kogemuse saamiseks on võimalik saada paremat visuaalset kogemust, mida lühem on laserkuvamiseks kasutatava punase laseri lainepikkus. Näiteks inimsilma tundlikkuse koefitsient lainepikkusel 640 nm on 3 korda suurem kui 660 nm. AlGaInP punaste pooljuhtlaserite puhul aga, mida lühem on lainepikkus, seda suurem on aktiivse piirkonna materjali ribalaius ning kandjad voolavad tõenäolisemalt aktiivsest piirkonnast kinniskihti, vähendades laseri efektiivsust ja töökindlust. Arvestades erinevaid tegureid, on laserkuvari punase laseri lainepikkus üldiselt 640 nm. Lasermeditsiinilise ravi vallas hakkab üha enam pilkupüüdma ka 650-680 nm punaste laserite kasutamine, mida on hästi kasutatud füsioteraapias, rakutuvastuses, fotodünaamilises teraapias jne.
tööstuslik töötlemine
Materjalitöötluse valdkond on hetkel suuruselt teine laserrakenduste valdkond ning tänu kiudlasertehnoloogia kiirele arengule on see ka viimasel ajal kõige kiiremini kasvav valdkond. Lasertöötlus põhineb erinevate materjalide fototermilise efektiga töötlemisel. Erineva laseri võimsustiheduse korral muutub materjali pindala, näiteks temperatuuri tõus, sulamine, gaasistumine ja fotoplasma. Vastavalt pinnamuutuse astmele moodustub lõõmutamine ja kattekiht. , keevitamine, lõikamine, puurimine ja muud erinevad rakendused.
valgustuse jälgimine
Inimeste ohutusalase teadlikkuse tõusuga tõusevad järjest kõrgemad nõuded valvekaameratele, seda eriti erilistel puhkudel nagu piiri-/rannikukaitse, metsatulekahjude ennetamine ja raudteeliiklus. Laserseire eelisteks on pikk tuvastamiskaugus, kõrge töökindlus, madal energiatarve ja kõrglahutusvõime ning see on kiiresti arenenud kaugseire rakendustes. 940 nm esindatud pooljuhtlasereid on laialdaselt kasutatud kiirraudtee-, maantee-, metsatulekahjude ennetamisel, piiri- ja rannikukaitses ning muudes valdkondades.
Tehnoloogia pideva arenguga on pooljuhtlaseritel endal võimsuse, lainepikkuse ja töömeetodite osas palju laienemisruumi ning need edendavad veelgi selliste arenevate tööstusharude arengut nagu laserekraan, laserintelligentne tuvastamine, virtuaalreaalsus, täppistöötlus ja meditsiiniline testimine. Seoses tõusuga on pooljuhtlaserid kui põhikomponendid jõudnud tuhandetesse majapidamistesse ning neil on üha olulisem roll erinevates rahvamajanduse ja inimeste toimetuleku valdkondades.
Tere tulemast lisateabe saamiseks võtke meiega ühendust:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com