S neustálým zlepšováním požadavků na laserové aplikace jsou také požadavky na polovodičové lasery stále vyšší a vyšší, což se odráží především v následujících aspektech:
Zlepšit výstupní výkon, vyvinout vysoce výkonná dvourozměrná nebo trojrozměrná pole pro uspokojení poptávky po energii v průmyslovém zpracování a dalších oblastech; zlepšit účinnost elektrooptické konverze, dosáhnout miniaturizace a vysoké účinnosti laserových systémů, snížit tlak rozptylu tepla a snížit náklady; zlepšit kvalitu paprsku; zlepšit spolehlivost, to znamená, že jej lze volně používat ve vysokém špičkovém výkonu a extrémně drsných prostředích, jako je použití vesmírných dopravních prostředků v prostředích s velkým zářením a velkými teplotními rozdíly.
Klíčové technologie vysokovýkonných polovodičových laserů
Optimalizace konstrukčního návrhu
Vývoj vysokovýkonných polovodičových laserů úzce souvisí s výzkumem a návrhem epitaxe a struktur čipů. Základem vysoce výkonných polovodičových laserových zařízení je konstrukční návrh. Tři základní principy polovodičových laserů jsou: elektrická injekce a omezení, elektrooptická konverze, optické omezení a výstup, v tomto pořadí odpovídající návrhu elektrického vstřikování, návrh kvantové studny a návrh optického pole vlnovodných struktur. Strukturální výzkum a zlepšování polovodičových laserů je založeno na neustálé optimalizaci těchto tří aspektů, vývoji asymetrických širokých vlnovodných struktur, optimalizaci kvantových vrtů, kvantových drátů, kvantových teček a struktur fotonických krystalů, což podporuje neustálé zlepšování úroveň laserové technologie. Výstupní výkon a účinnost elektrooptické konverze jsou stále vyšší a vyšší, kvalita paprsku je stále lepší a lepší a spolehlivost je stále vyšší a vyšší.
Vysoce kvalitní technologie epitaxního růstu materiálu
Technologie růstu polovodičových laserových epitaxních materiálů je jádrem vývoje polovodičových laserů. Vysoce kvalitní proces růstu epitaxního materiálu, extrémně nízká hustota povrchových defektů a hustota vnitřních defektů jsou předpoklady a záruky pro dosažení vysokého špičkového výkonu. Kromě toho hrají v polovodičových materiálech důležitou roli také nečistoty. Dá se říci, že neexistuje vysoce výkonný kvantový studnový laser bez přesného dopingového procesu polovodičové epitaxe. Především díky optimalizaci dopingové křivky se snižuje překrytí mezi optickým polem a silně dotovanou oblastí, čímž se snižuje ztráta absorpcí volných nosičů a zlepšuje se účinnost konverze zařízení.
Technologie povrchové úpravy dutin
Aplikace vysoce výkonných polovodičových laserů obvykle vyžaduje vysoký výstupní výkon laseru a dobrou spolehlivost. Hlavním úzkým hrdlem omezujícím výstupní výkon polovodičových laserů je poškození optickými katastrofami (COMD) způsobené degradací povrchu dutiny při vysoké hustotě výkonu.
V oblasti povrchu kavity polovodičových laserů je velké množství defektů způsobených štěpením, oxidací a dalšími příčinami a tyto defekty se stávají centry absorpce světla a centry neradiační rekombinace. Teplo generované absorpcí světla zvyšuje teplotu povrchu dutiny a zvýšení teploty způsobuje snížení zakázaného pásu, takže se mezi povrchem dutiny a vnitřní oblastí laseru vytvoří potenciální gradient, který vede vstřikování nosiče do oblasti povrchu dutiny, což je důležitější Hlavním bodem je, že absorpce mezipásmového světla se zvýší po snížení zakázaného pásu, což obojí zvýší koncentraci nosiče v oblasti povrchu dutiny, zlepší neradiační rekombinaci, a dále zvýšit teplotu povrchu dutiny. Na druhou stranu, injekce většího proudu vysoce výkonných polovodičových laserů také zvyšuje neradiační rekombinaci povrchu dutiny. Je to proces pozitivní zpětné vazby absorpce světla, nezářivá rekombinace, zvýšení teploty a zmenšení zakázaného pásu, který způsobí, že se teplota povrchu dutiny rychle zvýší a nakonec povrch dutiny vyhoří, to znamená, že nastane COMD.
Základem problému povrchu dutiny je existence defektů povrchu dutiny, včetně kontaminace, oxidace, defektů materiálu atd. povrchu dutiny. Tyto povrchové defekty kavity ovlivňují nejprve konzistenci COMD a za druhé vedou k degradaci zařízení a ovlivňují dlouhodobou stabilitu. Obecně lze použít různé techniky pasivace povrchu dutiny a potahování ke snížení nebo odstranění defektů a oxidace povrchu dutiny, snížení absorpce světla povrchu dutiny a zlepšení hodnoty COMD povrchu dutiny, čímž se dosáhne vysokého špičkového výkonu. .
Integrovaná technologie balení
Chlazení a balení laserových čipů je důležitou součástí výroby vysoce výkonných polovodičových laserů a tvarování laserového paprsku a technologie laserové integrace jsou hlavními způsoby, jak získat kilowattové a 10,{2}}wattové lasery. Vzhledem k vysokému výstupnímu výkonu a malé ploše vyzařující světlo vysoce výkonných polovodičových laserů je hustota tepla generovaná během provozu velmi vysoká, což klade vyšší požadavky na obalovou strukturu a proces. Klíčovým technologickým výzkumem vysoce výkonných polovodičových laserových obalů je začít od aspektů tepla, obalových materiálů a stresu, vyřešit obalový design tepelného managementu a tepelného namáhání a dosáhnout technologického průlomu ve vývoji přímých polovodičových lasery k vysokému výkonu, vysokému jasu a vysoké spolehlivosti.
Aplikace polovodičových laserů
Oblast přímé aplikace polovodičových laserů byla široce rozšířena. Kromě toho, že se používá jako zdroj pumpy pro pevnolátkové lasery a vláknové lasery, je také přímo používán v mnoha oblastech, jako je optická komunikace, průmyslové zpracování, lékařská krása a monitorování osvětlení. V posledních letech přitahují velkou pozornost nové aplikace polovodičových laserů v 3D snímání, lidaru, laserovém displeji a dalších oborech.
Komunikace a optické úložiště
Oblast optické komunikace je stále největším trhem pro aplikace polovodičových laserů a komunikace pomocí optických vláken se stala hlavním proudem současné komunikační technologie. Je také ideálním zdrojem světla pro optické paralelní systémy zpracování a lze jej použít v optických počítačích a optických neuronových sítích. V současné době jsou hlavní aplikace v oblasti optické komunikace 1,3 μm a 1,55 μm InGaAsP/InP polovodičové lasery. Červený laser a modrý laser, které se používají hlavně v optických informacích a ukládání, mohou realizovat ukládání a zpracování informací s vysokou hustotou.
zdroj světla čerpadla
Polovodičové lasery čerpané polovodičové lasery a vláknové lasery jsou nejrozšířenějšími oblastmi vysoce výkonných polovodičových laserů. Jako čerpací zdroj mají polovodičové lasery nenahraditelné výhody jiných světelných zdrojů a vláknové lasery se v posledních pěti letech staly nejvlivnějším trhem čerpacích stanic. Zdroj čerpadla se dělí do dvou kategorií: jednočipové spřažené vlákno a vlákno spojené s tyčí. Běžně používané je 105 μm/NA0.22 vlákno s trvalým výkonem 30-120 W; 200 μm/NA0,22 vlákno s kontinuálním výkonem 50-300 W, s vlnovými délkami pokrývajícími 808-976 nm.
Laserový displej a lékařské
Laserový displej má obrovský tržní potenciál díky svým výhodám velkého barevného gamutu, vysokému jasu, dlouhé životnosti a snadné realizaci velkoplošného zobrazení. Chcete-li získat lepší vizuální zážitek, čím kratší je vlnová délka červeného laseru použitého pro laserové zobrazení, tím lepší vizuální zážitek lze získat. Například koeficient citlivosti lidského oka při 640 nm je 3krát vyšší než u 660 nm. U červených polovodičových laserů AlGaInP však platí, že čím kratší je vlnová délka, tím vyšší je zakázané pásmo materiálu aktivní oblasti a nosiče s větší pravděpodobností přetečou z aktivní oblasti do zadržovací vrstvy, což snižuje účinnost a spolehlivost laseru. S ohledem na různé faktory je vlnová délka červeného laseru pro laserový displej obecně 640 nm. V oblasti laserového lékařského ošetření je používání 650-680 nm červených laserů také čím dál tím poutavější a nachází se dobře ve fyzikální terapii, detekci buněk, fotodynamické terapii atd.
průmyslové zpracování
Oblast zpracování materiálů je v současnosti druhým největším oborem laserové aplikace a v poslední době je také nejrychleji rostoucím oborem díky rychlému rozvoji technologie vláknových laserů. Laserové zpracování je založeno na zpracování různých materiálů fototermickým efektem. Při různých hustotách výkonu laseru podléhá povrchová plocha materiálu změnám, jako je nárůst teploty, tání, zplyňování a fotoplazma. Podle stupně změny povrchu se tvoří žíhání a plátování. , svařování, řezání, vrtání a další různé aplikace.
monitorování osvětlení
Se zvyšováním povědomí lidí o bezpečnostních opatřeních jsou požadavky na bezpečnostní kamery stále vyšší a vyšší, zejména při zvláštních příležitostech, jako je obrana hranic/pobřeží, prevence lesních požárů a železniční doprava. Laserové monitorování má výhody dlouhé detekční vzdálenosti, vysoké spolehlivosti, nízké spotřeby energie a vysokého rozlišení a rychle se vyvinulo v aplikacích pro monitorování na dlouhé vzdálenosti. Polovodičové lasery reprezentované 940 nm byly široce používány ve vysokorychlostních železnicích, dálnicích, prevenci lesních požárů, ochraně hranic a pobřeží a dalších oblastech.
S neustálým technologickým pokrokem mají samotné polovodičové lasery velký prostor pro expanzi, pokud jde o výkon, vlnovou délku a pracovní metody, a dále podporují rozvoj nově vznikajících průmyslových odvětví, jako je laserový displej, laserové inteligentní rozpoznávání, virtuální realita, přesné obrábění a další. lékařské vyšetření. Se vzestupem se polovodičové lasery jako základní komponenty dostaly do tisíců domácností a hrají stále důležitější roli v různých oblastech národního hospodářství a obživy lidí.
Vítejte, kontaktujte nás pro více podrobností:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com