Dengan peningkatan berterusan keperluan aplikasi laser, keperluan untuk laser semikonduktor juga semakin tinggi dan lebih tinggi, yang terutamanya ditunjukkan dalam aspek berikut:
Meningkatkan kuasa keluaran, membangunkan tatasusunan dua dimensi atau tiga dimensi berkuasa tinggi untuk memenuhi permintaan kuasa dalam pemprosesan industri dan bidang lain; meningkatkan kecekapan penukaran elektro-optik, mencapai pengecilan dan kecekapan tinggi sistem laser, mengurangkan tekanan pelesapan haba, dan mengurangkan kos; meningkatkan kualiti Rasuk; meningkatkan kebolehpercayaan, iaitu, ia boleh digunakan secara bebas dalam kuasa puncak tinggi dan persekitaran yang sangat keras, seperti penggunaan kenderaan angkasa dalam persekitaran dengan sinaran yang besar dan perbezaan suhu yang besar.
Teknologi Utama Laser Semikonduktor Kuasa Tinggi
Pengoptimuman Reka Bentuk Struktur
Pembangunan laser semikonduktor berkuasa tinggi berkait rapat dengan penyelidikan dan reka bentuk struktur epitaksi dan cip. Reka bentuk struktur adalah asas peranti laser semikonduktor berkuasa tinggi. Tiga prinsip asas laser semikonduktor ialah: suntikan dan kurungan elektrik, penukaran elektro-optik, kurungan optik dan output, masing-masing sepadan dengan reka bentuk suntikan elektrik, reka bentuk telaga kuantum, dan reka bentuk medan optik struktur pandu gelombang. Penyelidikan struktur dan penambahbaikan laser semikonduktor adalah berdasarkan pengoptimuman berterusan ketiga-tiga aspek ini, pembangunan struktur pandu gelombang lebar asimetri, pengoptimuman telaga kuantum, wayar kuantum, titik kuantum dan struktur kristal fotonik, yang menggalakkan peningkatan berterusan tahap teknologi laser. Kuasa keluaran dan kecekapan penukaran elektro-optik semakin tinggi dan lebih tinggi, kualiti pancaran semakin baik dan lebih baik, dan kebolehpercayaan semakin tinggi dan lebih tinggi.
Teknologi pertumbuhan bahan epitaxial berkualiti tinggi
Teknologi pertumbuhan bahan epitaxial laser semikonduktor adalah teras pembangunan laser semikonduktor. Proses pertumbuhan bahan epitaxial berkualiti tinggi, ketumpatan kecacatan permukaan yang sangat rendah dan ketumpatan kecacatan dalaman adalah prasyarat dan jaminan untuk mencapai output kuasa puncak yang tinggi. Selain itu, bendasing juga memainkan peranan penting dalam bahan semikonduktor. Boleh dikatakan bahawa tiada laser telaga kuantum berprestasi tinggi tanpa proses doping epitaksi semikonduktor yang tepat. Terutamanya melalui pengoptimuman lengkung doping, pertindihan antara medan optik dan kawasan yang didop dengan banyak dikurangkan, dengan itu mengurangkan kehilangan penyerapan pembawa bebas dan meningkatkan kecekapan penukaran peranti.
Teknologi rawatan permukaan rongga
Penggunaan laser semikonduktor berkuasa tinggi biasanya memerlukan kuasa output laser yang tinggi dan kebolehpercayaan yang baik. Halangan utama yang menyekat kuasa keluaran laser semikonduktor ialah kerosakan malapetaka optik (COMD) yang disebabkan oleh kemerosotan permukaan rongga di bawah ketumpatan kuasa tinggi.
Dalam kawasan permukaan rongga laser semikonduktor, terdapat sejumlah besar kecacatan disebabkan oleh belahan, pengoksidaan dan sebab-sebab lain, dan kecacatan ini menjadi pusat penyerapan cahaya dan pusat penggabungan semula bukan sinaran. Haba yang dihasilkan oleh penyerapan cahaya meningkatkan suhu permukaan rongga, dan peningkatan suhu menyebabkan jurang jalur berkurangan, jadi kecerunan berpotensi terbentuk antara kawasan permukaan rongga dan kawasan dalaman laser, yang memandu suntikan pembawa ke dalam kawasan permukaan rongga, yang lebih penting Perkara utama ialah penyerapan cahaya antara jalur dipertingkatkan selepas jurang jalur dikurangkan, kedua-duanya akan meningkatkan kepekatan pembawa dalam kawasan permukaan rongga, meningkatkan penggabungan semula bukan sinaran, dan meningkatkan lagi suhu permukaan rongga. Sebaliknya, suntikan arus yang lebih besar bagi laser semikonduktor berkuasa tinggi juga meningkatkan penggabungan semula bukan sinaran permukaan rongga. Proses maklum balas positif penyerapan cahaya, penggabungan semula bukan sinaran, peningkatan suhu dan pengurangan jurang jalur yang menyebabkan suhu permukaan rongga meningkat dengan cepat, dan akhirnya permukaan rongga terbakar, iaitu COMD berlaku.
Punca masalah permukaan rongga adalah kewujudan kecacatan permukaan rongga, termasuk pencemaran, pengoksidaan, kecacatan bahan, dan lain-lain permukaan rongga. Kecacatan permukaan rongga ini mula-mula menjejaskan konsistensi COMD, dan kedua membawa kepada kemerosotan peranti dan menjejaskan kestabilan jangka panjang. Secara amnya, pelbagai teknik pempasifan dan salutan permukaan rongga boleh digunakan untuk mengurangkan atau menghapuskan kecacatan dan pengoksidaan permukaan rongga, mengurangkan penyerapan cahaya permukaan rongga, dan meningkatkan nilai COMD permukaan rongga, dengan itu mencapai output kuasa puncak yang tinggi .
Teknologi Pembungkusan Bersepadu
Penyejukan dan pembungkusan cip laser merupakan bahagian penting dalam pembuatan laser semikonduktor berkuasa tinggi, dan pembentukan pancaran laser dan teknologi penyepaduan laser ialah cara utama untuk mendapatkan laser kilowatt dan 10,000-watt. Oleh kerana kuasa keluaran yang tinggi dan kawasan pemancar cahaya kecil laser semikonduktor berkuasa tinggi, ketumpatan haba yang dijana semasa operasi adalah sangat tinggi, yang mengemukakan keperluan yang lebih tinggi pada struktur dan proses pembungkusan. Penyelidikan teknologi utama pembungkusan laser semikonduktor berkuasa tinggi adalah bermula dari aspek haba, bahan pembungkusan, dan tekanan, untuk menyelesaikan reka bentuk pembungkusan pengurusan haba dan tekanan haba, dan untuk mencapai kejayaan teknologi dalam pembangunan semikonduktor langsung laser kepada kuasa tinggi, kecerahan tinggi, dan kebolehpercayaan yang tinggi.
Aplikasi laser semikonduktor
Bidang penggunaan langsung laser semikonduktor telah diperluaskan secara meluas. Selain digunakan sebagai sumber pam untuk laser keadaan pepejal dan laser gentian, ia juga digunakan secara langsung dalam banyak bidang seperti komunikasi optik, pemprosesan industri, kecantikan perubatan, dan pemantauan pencahayaan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, aplikasi baharu laser semikonduktor dalam penderiaan 3D, lidar, paparan laser dan medan lain telah menarik perhatian yang besar.
Komunikasi dan Storan Optik
Bidang komunikasi optik masih merupakan pasaran terbesar untuk aplikasi laser semikonduktor, dan komunikasi gentian optik telah menjadi arus perdana teknologi komunikasi kontemporari. Ia juga merupakan sumber cahaya yang ideal untuk sistem pemprosesan selari optik dan boleh digunakan dalam komputer optik dan rangkaian saraf optik. Pada masa ini, aplikasi utama dalam bidang komunikasi optik ialah laser semikonduktor InGaAsP/InP 1.3 μm dan 1.55 μm. Laser merah dan laser biru, yang digunakan terutamanya dalam maklumat dan penyimpanan optik, boleh merealisasikan penyimpanan dan pemprosesan maklumat berketumpatan tinggi.
sumber cahaya pam
Laser keadaan pepejal yang dipam laser semikonduktor dan laser gentian ialah medan laser semikonduktor berkuasa tinggi yang paling banyak digunakan. Sebagai sumber pengepaman, laser semikonduktor mempunyai kelebihan yang tidak boleh digantikan daripada sumber cahaya lain, dan laser gentian telah menjadi pasaran pengepaman yang paling berpengaruh dalam tempoh lima tahun yang lalu. Sumber pam dibahagikan kepada dua kategori: output gentian gandingan cip tunggal dan gentian gandingan bar. Biasa digunakan ialah 105 μm/NA0.22 gentian dengan output berterusan 30-120 W; Gentian 200 μm/NA0.22 dengan output berterusan 50-300 W, dengan panjang gelombang meliputi 808-976 nm.
Paparan Laser dan Perubatan
Paparan laser mempunyai potensi pasaran yang besar kerana kelebihan gamut warna yang besar, kecerahan tinggi, jangka hayat yang panjang, dan realisasi paparan skrin besar yang mudah. Untuk mendapatkan pengalaman visual yang lebih baik, lebih pendek panjang gelombang laser merah yang digunakan untuk paparan laser, pengalaman visual yang lebih baik boleh diperolehi. Sebagai contoh, pekali sensitiviti mata manusia pada 640 nm adalah 3 kali ganda daripada 660 nm. Walau bagaimanapun, untuk laser semikonduktor merah AlGaInP, semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi jurang jalur bahan rantau aktif, dan pembawa lebih berkemungkinan melimpah dari kawasan aktif ke dalam lapisan terkurung, mengurangkan kecekapan dan kebolehpercayaan laser. Memandangkan pelbagai faktor, panjang gelombang laser merah untuk paparan laser biasanya 640 nm. Dalam bidang rawatan perubatan laser, penggunaan laser merah 650-680 nm juga semakin menarik perhatian, dan telah digunakan dengan baik dalam terapi fizikal, pengesanan sel, terapi fotodinamik, dsb.
pemprosesan industri
Bidang pemprosesan bahan kini merupakan bidang aplikasi laser kedua terbesar, dan ia juga merupakan bidang yang paling pesat berkembang baru-baru ini, berkat perkembangan pesat teknologi laser gentian. Pemprosesan laser adalah berdasarkan pemprosesan kesan fototerma pelbagai bahan. Di bawah ketumpatan kuasa laser yang berbeza, kawasan permukaan bahan mengalami perubahan seperti kenaikan suhu, lebur, pengegasan, dan fotoplasma. Mengikut tahap perubahan permukaan, penyepuhlindapan dan pelapisan terbentuk. , kimpalan, pemotongan, penggerudian dan aplikasi lain yang berbeza.
pemantauan pencahayaan
Dengan peningkatan kesedaran orang ramai tentang langkah berjaga-jaga keselamatan, keperluan untuk kamera pengawasan semakin tinggi, terutamanya dalam majlis-majlis khas seperti pertahanan sempadan/pantai, pencegahan kebakaran hutan, dan lalu lintas kereta api. Pemantauan laser mempunyai kelebihan jarak pengesanan yang jauh, kebolehpercayaan yang tinggi, penggunaan kuasa yang rendah, dan definisi tinggi, dan telah berkembang pesat dalam aplikasi pemantauan jarak jauh. Laser semikonduktor yang diwakili oleh 940 nm telah digunakan secara meluas dalam rel berkelajuan tinggi, lebuh raya, pencegahan kebakaran hutan, sempadan dan pertahanan pantai dan bidang lain.
Dengan kemajuan teknologi yang berterusan, laser semikonduktor sendiri mempunyai ruang yang besar untuk pengembangan dari segi kuasa, panjang gelombang, dan kaedah kerja, dan seterusnya menggalakkan pembangunan industri baru muncul seperti paparan laser, pengecaman pintar laser, realiti maya, pemesinan ketepatan, dan ujian perubatan. Dengan peningkatan, laser semikonduktor, sebagai komponen teras, telah memasuki ribuan isi rumah, dan memainkan peranan yang semakin penting dalam pelbagai bidang ekonomi negara dan mata pencarian rakyat.
Selamat datang hubungi kami untuk butiran lanjut:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com