Per a un xip làser amb una potència òptica de sortida única de més de 500 mW, ja és un xip làser d'alta potència. L'eficiència de conversió varia segons el material. Per exemple, l'alta potència actual de la llum vermella pot arribar al 50% i l'energia elèctrica restant es converteix en energia tèrmica.
Per als LD de baixa potència, com ara el nivell de mW utilitzat en comunicacions òptiques, la catàstrofe de la superfície de la cavitat rarament es considera. Els xips làser d'alta potència són propensos a catàstrofes a la superfície de la cavitat Danys òptics catastròfics, COD. El dany catastròfic òptic, també conegut com a dany catastròfic del mirall òptic (COMD), és un mode de fallada dels làsers d'alta potència.
Normalment pensem que el DQO és causat per la sobrecàrrega de la unió PN del semiconductor a causa de la superació de la densitat de potència i l'absorció de massa energia lumínica generada pel guany, que finalment condueix a la fusió i la recristal·lització de la superfície de la cavitat, i l'àrea afectada produirà un gran nombre de defectes de gelosia, que destruiran el rendiment del dispositiu. Quan l'àrea afectada sigui prou gran, anomenarem l'ennegriment de la superfície de la cavitat, les esquerdes, les ranures i altres fenòmens observats al microscopi òptic com a "mecanisme de DQO extern".
La millora de la capacitat del xip de llum vermella per resistir el COD (dany catastròfic del mirall òptic) es pot aconseguir mitjançant una varietat de mètodes, incloent la selecció de materials, la tecnologia de finestres sense absorció i l'optimització del disseny del xip.
Selecció de material:
L'ús de materials d'alta qualitat és la base per millorar la resistència al COD. Per exemple, el material AlGaInP mostra un bon rendiment en l'espectre vermell i es pot utilitzar per preparar LED vermells d'alta eficiència.
En els xips Micro LED, l'ús de material de nitrur d'indi gal·li (InGaN), combinat amb la tecnologia de fosa en forma de V, pot alleujar eficaçment la segregació de components alts en In, millorant així el rendiment global del xip.
Tecnologia de finestres no absorbents:
La tecnologia de finestres no absorbents és un mètode eficaç que pot reduir significativament l'absorció de llum dels xips làser, suprimint així la generació de COD. Per exemple, utilitzant la tecnologia de difusió de Zn per formar una finestra no absorbent, es pot preparar un làser semiconductor d'alta potència de 660 nm, l'absorció de la llum de la cara final es redueix, ajudant a suprimir el DQO.
Optimització del disseny del xip:
Durant l'etapa de disseny del xip, es pot millorar la resistència COD optimitzant l'estructura i els paràmetres. Per exemple, controlant la localització dels portadors, l'impacte de la recombinació no radiativa superficial sobre l'eficiència quàntica interna es pot reduir considerablement, millorant així el rendiment global del xip.
En l'etapa d'epitaxia del material, també es pot optimitzar per garantir la uniformitat i l'estabilitat del material, millorant així la resistència al COD del xip.
Altres mitjans tècnics:
Millorar l'eficiència de conversió dels xips làser també és una direcció important. Per a un únic xip làser amb una potència òptica de sortida de més de 500 mW, l'eficiència de conversió pot arribar al 50% i l'energia elèctrica restant es converteix en energia tèrmica, la qual cosa ajuda a reduir la temperatura del xip i així millorar la seva resistència al COD.
En resum, mitjançant l'ús integral de materials d'alta qualitat, tecnologia de finestres sense absorció, optimització del disseny de xips i altres mitjans tècnics relacionats, la resistència COD dels xips de llum vermella es pot millorar eficaçment, millorant així el seu rendiment i fiabilitat generals.
Un cop es produeix el COD, el xip es danyarà de manera irreversible, generalment amb una caiguda de la potència òptica de més del 50%, o fins i tot sense llum. Com millorar la capacitat del xip de suportar el COD? Podem fer esforços en l'etapa d'epitaxia del material, l'etapa de disseny de xip, l'etapa de procés de xip i el tractament de la superfície de la cavitat de l'extrem de l'encenall.
Diverses opcions per millorar la resistència dels xips al COD:
1 Tecnologia de pou quàntic de tensió
Com a regió activa més utilitzada dels làsers semiconductors, els pous quàntics presenten densitats d'estat de subbanda i de pas quantificades a l'interior, cosa que millorarà considerablement la densitat de corrent llindar i l'estabilitat de la temperatura del làser; canviant l'amplada potencial del pou i l'alçada de la barrera, pot canviar l'interval d'energia quantificada i adonar-se de les característiques ajustables del làser. En comparació amb el làser semiconductor de doble heterounió tradicional, pot reduir eficaçment el corrent llindar del làser i millorar l'eficiència quàntica i el guany diferencial. La introducció de soca al pou quàntic canviarà significativament la seva pròpia estructura de banda d'energia. Ajustant les posicions de les bandes de forats pesats i lleugers a la banda de valència, s'incrementaran els paràmetres de disseny i el grau de llibertat de l'estructura epitaxial del xip. En termes generals, la introducció de tensió compressiva a l'estructura epitaxial del pou quàntic composta per materials ternaris i quaternaris III-V intensificarà el canvi de la funció de la banda d'energia, reduint així el corrent llindar del làser; mentre introdueix la tensió de tracció, aplanarà la funció de banda d'energia. Fins a cert punt, es millora el guany del material quan es treballa a gran potència. L'aparició de pous quàntics tensats permet obtenir l'estructura de banda d'energia necessària i augmentar el guany ajustant la tensió, fent un gran salt en el rendiment dels làsers semiconductors.
2 Tecnologia de pou quàntic sense alumini
Els làsers sense alumini tenen avantatges evidents respecte als làsers que contenen alumini:
1) Els materials sense alumini tenen una densitat de potència COMD més alta que els materials que contenen alumini. L'alumini de la regió activa s'oxida fàcilment i produeix defectes de línia fosca, la qual cosa redueix la densitat de potència quan es produeix COMD i facilita la producció de COMD, limitant així la potència i la vida útil del làser.
2) Al mateix temps, en comparació amb els pous quàntics que contenen alumini, els pous quàntics lliures d'alumini tenen una resistència més baixa i una conductivitat tèrmica més alta, de manera que la taxa de recombinació superficial és baixa, l'augment de la temperatura superficial és baix, la taxa de degradació de la superfície de la cavitat és lenta. , l'ascens dels defectes de la línia fosca s'inhibeix i la taxa de degradació interna del material és lenta.
3. Estructura i mètode d'embalatge de xip: des de la perspectiva del disseny de l'estructura d'embalatge del dispositiu, seleccioneu materials amb un millor coeficient d'expansió tèrmica i conductivitat tèrmica, dissenyeu el coeficient d'expansió tèrmica i la conductivitat tèrmica dels materials del dissipador de calor per regió, introduïu l'estrès d'envasament de diferents mides i tipus, augmenten l'amplada de la bretxa de banda i milloren així la resistència COD del xip.
La nostra adreça
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District 310030 Hangzhou Zhejiang Xina
Número de telèfon
0086 181 5840 0345
Correu electrònic
info@brandnew-china.com
