Amb la millora contínua dels requisits d'aplicació làser, els requisits dels làsers semiconductors també són cada cop més alts, que es reflecteixen principalment en els aspectes següents:
Millorar la potència de sortida, desenvolupar matrius bidimensionals o tridimensionals d'alta potència per satisfer la demanda d'energia en el processament industrial i altres camps; millorar l'eficiència de conversió electro-òptica, aconseguir la miniaturització i l'alta eficiència dels sistemes làser, reduir la pressió de dissipació de calor i reduir els costos; millorar la qualitat del feix; millora la fiabilitat, és a dir, es pot utilitzar lliurement en entorns de potència màxima alta i extremadament durs, com ara l'ús de vehicles espacials en entorns amb grans radiacions i grans diferències de temperatura.
Tecnologies clau dels làsers semiconductors d'alta potència
Optimització del disseny estructural
El desenvolupament de làsers de semiconductors d'alta potència està estretament relacionat amb la investigació i el disseny d'estructures d'epitaxia i xip. El disseny estructural és la base dels dispositius làser semiconductors d'alta potència. Els tres principis bàsics dels làsers semiconductors són: injecció elèctrica i confinament, conversió electro-òptica, confinament òptic i sortida, corresponents respectivament al disseny d'injecció elèctrica, disseny de pou quàntic i disseny de camp òptic d'estructures de guies d'ona. La investigació estructural i la millora dels làsers semiconductors es basa en l'optimització contínua d'aquests tres aspectes, el desenvolupament d'estructures de guies d'ones amples asimètriques, l'optimització de pous quàntics, cables quàntics, punts quàntics i estructures de cristall fotònic, que promou la millora contínua de la nivell de tecnologia làser. La potència de sortida i l'eficiència de conversió electro-òptica són cada cop més altes, la qualitat del feix és cada cop millor i la fiabilitat és cada cop més alta.
Tecnologia de creixement de material epitaxial d'alta qualitat
La tecnologia de creixement del material epitaxial làser semiconductors és el nucli del desenvolupament del làser semiconductors. El procés de creixement del material epitaxial d'alta qualitat, la densitat de defectes superficials extremadament baixa i la densitat de defectes interns són els requisits previs i les garanties per aconseguir una potència màxima alta. A més, les impureses també tenen un paper important en els materials semiconductors. Es pot dir que no hi ha làser de pou quàntic d'alt rendiment sense un procés precís de dopatge d'epitaxi de semiconductors. Principalment mitjançant l'optimització de la corba de dopatge, es redueix la superposició entre el camp òptic i la regió fortament dopada, reduint així la pèrdua d'absorció dels portadors lliures i millorant l'eficiència de conversió del dispositiu.
Tecnologia de tractament superficial de cavitats
L'aplicació de làsers de semiconductors d'alta potència sol requerir una gran potència de sortida del làser i una bona fiabilitat. El principal coll d'ampolla que restringeix la potència de sortida dels làsers semiconductors és el dany de catàstrofe òptica (COMD) causat per la degradació de la superfície de la cavitat sota una alta densitat de potència.
A la superfície de la cavitat dels làsers semiconductors, hi ha un gran nombre de defectes a causa de l'escissió, l'oxidació i altres motius, i aquests defectes es converteixen en centres d'absorció de llum i centres de recombinació no radiativa. La calor generada per l'absorció de la llum augmenta la temperatura de la superfície de la cavitat, i l'augment de la temperatura fa que la banda bretxa disminueixi, de manera que es forma un gradient potencial entre la superfície de la cavitat i la zona interna del làser, que guia la injecció de transportadors a la superfície de la cavitat, que és més important. El punt principal és que l'absorció de llum entre bandes es millora després de reduir la bretxa de la banda, cosa que augmentarà la concentració de portadors a la superfície de la cavitat, millorant la recombinació no radiativa, i augmentar encara més la temperatura superficial de la cavitat. D'altra banda, la injecció de corrent més gran de làsers semiconductors d'alta potència també millora la recombinació no radiativa de la superfície de la cavitat. És el procés de retroalimentació positiva d'absorció de llum, recombinació no radiativa, augment de temperatura i reducció de la bretxa de banda el que fa que la temperatura de la superfície de la cavitat augmenti ràpidament i, finalment, la superfície de la cavitat es cremi, és a dir, es produeix COMD.
L'arrel del problema de la superfície de la cavitat és l'existència de defectes de la superfície de la cavitat, inclosa la contaminació, l'oxidació, els defectes del material, etc. de la superfície de la cavitat. Aquests defectes superficials de la cavitat afecten primer la consistència del COMD i, en segon lloc, provoquen la degradació del dispositiu i afecten l'estabilitat a llarg termini. En general, es poden utilitzar diverses tècniques de passivació i recobriment de la superfície de la cavitat per reduir o eliminar els defectes i l'oxidació de la superfície de la cavitat, reduir l'absorció de llum de la superfície de la cavitat i millorar el valor COMD de la superfície de la cavitat, aconseguint així una potència màxima alta. .
Tecnologia d'embalatge integrada
La refrigeració i l'embalatge de xips làser són una part important de la fabricació de làsers semiconductors d'alta potència, i la tecnologia de conformació de raigs làser i integració de làser són les principals maneres d'obtenir làsers de quilowatts i 10,000-watts. A causa de l'alta potència de sortida i la petita àrea d'emissió de llum dels làsers semiconductors d'alta potència, la densitat de calor generada durant l'operació és molt alta, la qual cosa comporta requisits més elevats en l'estructura i el procés d'embalatge. La recerca tecnològica clau dels envasos làser de semiconductors d'alta potència és partir dels aspectes de la calor, els materials d'embalatge i l'estrès, per resoldre el disseny d'envasos de gestió tèrmica i estrès tèrmic i aconseguir un avenç tecnològic en el desenvolupament de semiconductors directes. làsers d'alta potència, alta brillantor i alta fiabilitat.
Aplicacions dels làsers semiconductors
El camp d'aplicació directa dels làsers semiconductors s'ha ampliat àmpliament. A més d'utilitzar-se com a font de bomba per a làsers d'estat sòlid i làsers de fibra, també s'utilitza directament en molts camps com la comunicació òptica, el processament industrial, la bellesa mèdica i el control de la il·luminació. En els darrers anys, les noves aplicacions dels làsers de semiconductors en detecció 3D, lidar, visualització làser i altres camps han cridat una gran atenció.
Comunicacions i Emmagatzematge Òptic
El camp de la comunicació òptica continua sent el mercat més gran d'aplicacions làser de semiconductors, i la comunicació de fibra òptica s'ha convertit en el corrent principal de la tecnologia de comunicació contemporània. També és una font de llum ideal per a sistemes de processament paral·lel òptic i es pot utilitzar en ordinadors òptics i xarxes neuronals òptiques. Actualment, les principals aplicacions en el camp de la comunicació òptica són els làsers semiconductors InGaAsP/InP d'1,3 μm i 1,55 μm. El làser vermell i el làser blau, que s'utilitzen principalment en informació i emmagatzematge òptics, poden realitzar emmagatzematge i processament d'informació d'alta densitat.
font de llum de bomba
Els làsers d'estat sòlid bombejats per làser semiconductors i els làsers de fibra són els camps més utilitzats dels làsers de semiconductors d'alta potència. Com a font de bombeig, els làsers de semiconductors tenen els avantatges insubstituïbles d'altres fonts de llum, i els làsers de fibra s'han convertit en el mercat de bombeig més influent en els últims cinc anys. La font de la bomba es divideix en dues categories: sortida de fibra acoblada d'un sol xip i fibra acoblada de barra. La fibra que s'utilitza habitualment és 105 μm/NA0,22 amb una sortida contínua de 30-120 W; Fibra de 200 μm/NA0,22 amb sortida contínua de 50-300 W, amb longituds d'ona que cobreixen 808-976 nm.
Pantalla làser i medicina
La pantalla làser té un gran potencial de mercat a causa dels seus avantatges d'una gran gamma de colors, una gran brillantor, una llarga vida útil i una fàcil realització de la pantalla de pantalla gran. Per obtenir una millor experiència visual, com més curta sigui la longitud d'ona del làser vermell utilitzat per a la visualització làser, millor es pot obtenir una experiència visual. Per exemple, el coeficient de sensibilitat de l'ull humà a 640 nm és 3 vegades el de 660 nm. Tanmateix, per als làsers semiconductors vermells AlGaInP, com més curta és la longitud d'ona, més gran és la bretxa de banda del material de la regió activa i és més probable que els portadors desbordin de la regió activa a la capa de confinament, reduint l'eficiència i la fiabilitat del làser. Tenint en compte diversos factors, la longitud d'ona del làser vermell per a la visualització làser és generalment de 640 nm. En el camp del tractament mèdic làser, l'ús de làsers vermells 650-680 nm també és cada cop més atractiu, i s'ha utilitzat molt bé en teràpia física, detecció cel·lular, teràpia fotodinàmica, etc.
processament industrial
El camp del processament de materials és actualment el segon camp més gran d'aplicació làser, i també és el camp de més ràpid creixement recentment, gràcies al ràpid desenvolupament de la tecnologia làser de fibra. El processament làser es basa en el processament d'efecte fototèrmic de diversos materials. Sota diferents densitats de potència làser, la superfície del material pateix canvis com ara augment de temperatura, fusió, gasificació i fotoplasma. Segons el grau de canvi de superfície, es formen recuits i revestiments. , soldadura, tall, perforació i altres aplicacions diferents.
vigilància de la il·luminació
Amb la millora de la conscienciació de la gent sobre les precaucions de seguretat, els requisits per a les càmeres de vigilància són cada cop més alts, especialment en ocasions especials com la defensa de fronteres/costa, la prevenció d'incendis forestals i el trànsit ferroviari. El monitoratge làser té els avantatges d'una llarga distància de detecció, una alta fiabilitat, un baix consum d'energia i una alta definició, i s'ha desenvolupat ràpidament en aplicacions de monitorització de llarga distància. Els làsers semiconductors representats per 940 nm s'han utilitzat àmpliament en ferrocarrils d'alta velocitat, autopistes, prevenció d'incendis forestals, defensa fronterera i costanera i altres camps.
Amb l'avenç continu de la tecnologia, els propis làsers de semiconductors tenen un gran marge d'expansió en termes de potència, longitud d'ona i mètodes de treball, i promouen encara més el desenvolupament d'indústries emergents com ara la pantalla làser, el reconeixement intel·ligent làser, la realitat virtual, el mecanitzat de precisió i proves mèdiques. Amb l'augment, els làsers de semiconductors, com a components bàsics, han entrat a milers de llars i estan jugant un paper cada cop més important en diversos camps de l'economia nacional i els mitjans de vida de les persones.
Benvingut, poseu-vos en contacte amb nosaltres per obtenir més detalls:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com