Kā ar NIR lāzera lieljaudas pusvadītāju lāzeru?

LieljaudasPusvadītāju lāzeritiek plaši izmantoti viedajā ražošanā, lāzerkomunikācijā, lāzeru sensoros, medicīniskajā skaistumā utt. Kopš dzimšanas tie ir guvuši lielu progresu teorijā, praksē un lietošanā, veidojot lielāko daļu no kopējā lāzeru tirgus. Starp tiem labākie ir lieljaudas pusvadītāju lāzeri tuvu infrasarkanajā joslā.

Tuvo infrasarkano staru lieljaudas pusvadītāju lāzera mikroshēmas Lieljaudas pusvadītāju lāzera mikroshēmas ir mūsdienu augstas enerģijas lāzeru galvenie gaismas avoti, ko pārstāv optiskās šķiedras, cietvielu un tiešie pusvadītāju lāzeri. Lāzera mikroshēmas jauda, ​​spilgtums un uzticamība ir galvenie rādītāji, kas tieši ietekmē lāzersistēmas veiktspēju un izmaksas.

Pusvadītāju lāzera mikroshēmas galvenā struktūra ietver epitaksiālu gaismu izstarojošu slāni, kas nodrošina lāzera pastiprināšanas vidi, elektrodu, kas injicē nesējus epitaksiālajā gaismu izstarojošā slānī, un šķelšanās dobuma virsmu, kas veido rezonanses dobumu. Mikroshēmas izstrādes procesā ietilpst epitaksiālās struktūras projektēšanas un materiāla augšanas soļi, mikroshēmas struktūras projektēšana un sagatavošanas process, dobuma virsmas šķelšanās pasivācijas apstrāde un optiskais pārklājums, mikroshēmu iepakošanas tests, mikroshēmas kalpošanas laika uzticamība un veiktspējas analīze, starp kurām ir tieši galvenie rādītāji. ietekmēt Trīs galvenās tehnoloģijas ir epitaksiālās struktūras projektēšana un materiāla augšana, mikroshēmu struktūras projektēšana un sagatavošanas process, dobuma virsmas šķelšanās un pasivācijas apstrāde.
(1) Epitaksiālās struktūras projektēšana un materiāla augšana Epitaksiālās struktūras projektēšana un materiāla augšana ietver lāzera pastiprināšanu un sūknēšanu, kas tieši ietekmē mikroshēmas elektrooptisko efektivitāti. Galvenie faktori ir heterosavienojuma un lielapjoma materiāla sprieguma zudumi, nesēja noplūdes zudumi un gaismas absorbcijas zudumi. Saskaņā ar pusvadītāju materiālu enerģijas joslas analīzi heterosavienojuma spriegums galvenokārt nāk no saskarnes starp norobežojošo slāni, substrātu un viļņvada slāni, un mikroshēmas heterosavienojuma spriegums tiek efektīvi samazināts, izmantojot saskarnes gradientu un augstu dopinga optimizāciju. Lielapjoma materiāla izturību var panākt, pielāgojot materiāla sastāvu, lai palielinātu nesēja mobilitāti un palielinātu dopinga koncentrāciju. Lai samazinātu nesēja noplūdes zudumus, ir nepieciešama pietiekama nesēja ierobežošanas barjera, īpaši p-plaknes elektronu barjera. Tāpēc, lai optimizētu materiāla sastāvu, ir visaptveroši jāapsver beztaras materiālu pretestības samazināšana un nesēju ierobežojuma uzlabošana. Optiskās absorbcijas zudumu parasti var panākt, izstrādājot asimetrisku īpaši lielu optiskā dobuma viļņvada struktūru. Ja kopējais viļņvada slāņa biezums paliek nemainīgs, p-plaknes viļņvada slāņa biezums tiek samazināts un n-plaknes viļņvada slāņa biezums tiek palielināts tā, ka optiskā lauka galvenā daļa tiek sadalīta zemā absorbcijā. zemas pretestības n-plakne, samazina optiskā lauka un augstas absorbcijas p-plaknes pārklāšanos, samazina beztaras materiāla spriegumu un samazina gaismas absorbcijas zudumus. Tajā pašā laikā, apvienojumā ar pakāpenisku dopinga sadales dizainu, tiek realizēta vienlaicīga beztaras materiāla sprieguma zuduma un gaismas absorbcijas zuduma optimizācija. Lāzera mikroshēmas 900 nm diapazonā parasti izmanto InGaAs kvantu iedobes kā pastiprināšanas materiālu un AlInGaAs kvantu iedobes ar lielu deformāciju, lai palielinātu pastiprinājumu, bet AlInGaAs kvantu iedobēm kā kvartāra materiālam ir stingrākas prasības materiāla augšanas kontrolei. Ir nepieciešams optimizēt atmosfēras attiecību un augšanas temperatūras ātrumu, lai palielinātu kvantu urbumu korpusa defektu kodolenerģiju, tādējādi samazinot kvantu urbumu defektu blīvumu un audzējot augstas kvalitātes un augstas deformācijas kvantu akas.
(2) Kad mikroshēmas struktūras projektēšanas un izgatavošanas process darbojas lieljaudas režīmā, palielinās mikroshēmas sānu augstas kārtas režīma intensitāte, kā rezultātā strauji palielinās novirzes leņķis un samazinās spilgtums. Absorbcija un izkliede viļņvada malās parasti tiek izmantota literatūras ziņojumos, lai samazinātu augstas kārtas režīmu intensitāti, taču tas arī radīs papildu absorbcijas zudumus zemas kārtas režīmos un samazinās kopējo optisko jaudu. Turklāt, strādājot ar lielu jaudu, mikroshēmas optiskā lauka intensitāte ir nevienmērīgi sadalīta garenvirzienā, savukārt nesēja koncentrācija, ko rada parastās struktūras mikroshēmas strāvas injekcija, ir vienāda garenvirzienā, tāpēc optiskā lauka intensitāte. un nesēja koncentrācijas sadalījums nevar būt atbilstošs, tas radīs vertikālas telpas cauruma degšanas efektu, kā rezultātā tiks piesātināta jauda. Viens no veidiem, kā atrisināt šo problēmu, ir pielāgot nesēja injekcijas sadales ierīces struktūru.
(3) Dobuma virsmas šķelšanās un pasivācijas apstrāde Lieljaudas pusvadītāju lāzera mikroshēmu galvenais atteices veids ir dobuma virsmas optiskās katastrofas bojājums (COMD). COMD rodas no šķelšanās dobuma virsmas un apkārtējās zonas gaismas absorbcijas, kad mikroshēma darbojas ar lielu jaudu. Virsmas gaismas absorbciju izraisa virsmas nokareno saišu šķelšanās, virsmas oksidēšanās un virsmas piesārņojums, savukārt parastā dobuma virsmas šķelšana tiek veikta atmosfērā vai vidē ar zemu vakuumu, un no šīs problēmas nevar izvairīties. Gaismas absorbcija reģionā, kas atrodas netālu no šķelšanās virsmas, nāk no starpjoslu absorbcijas. Kad mikroshēma darbojas ar lielu jaudu, šī reģiona temperatūra paaugstinās, kā rezultātā samazinās materiāla joslas sprauga un palielinās starpjoslu absorbcija. Visefektīvākais veids, kā samazināt šāda veida absorbciju, ir izveidot plašu joslas spraugu (zemas absorbcijas) loga struktūru. Izstrādājot epitaksiālās struktūras dizainu un materiālu augšanu, mikroshēmu struktūras projektēšanas un sagatavošanas procesu, dobuma virsmas šķelšanos un pasivācijas apstrādi, Suzhou Everbright Huaxin Optoelectronics Technology Co., Ltd. (turpmāk tekstā "Everbright Huaxin") ir laidusi klajā 28 W. pusvadītāju lāzera mikroshēma. Mikroshēmas jaudas pieaugumu galvenokārt nodrošina mikroshēmas epitaksiālās struktūras optimizēta konstrukcija un dobuma virsmas īpašās apstrādes tehnoloģijas uzlabošana. Pusvadītāju lāzeru izejas jaudu galvenokārt ietekmē tādi faktori kā lāzera slieksnis, slīpums un liela strāvas jaudas liece. Parasti, samazinot pn krustojuma dopinga koncentrāciju, lai panāktu sliekšņa samazināšanos un slīpuma palielināšanos, un pārāk zema dopinga koncentrācija novedīs pie pn krustojuma pretestības palielināšanās un mikroshēmas sprieguma palielināšanās. Lai atrisinātu problēmu, kā optimizēt līdzsvaru starp sliekšņa slīpumu un spriegumu, Changguang Huaxin optimizēja asimetriskas lielas optiskās dobuma struktūras viļņvada slāņa biezumu un rūpīgi izstrādāja dopinga koncentrācijas sadalījumu dažādos pn savienojuma reģionos, tāpēc lai samazinātu slieksni un uzlabotu slīpuma efektivitāti. Būtībā nemainīga sprieguma uzturēšanas efekts. Augstas strāvas liece galvenokārt ir saistīta ar iekšējās kvantu efektivitātes samazināšanos, kad tiek ievadīta liela strāva. Everbraits optimizēja materiāla enerģijas joslas struktūru netālu no lāzera struktūras pastiprinājuma apgabala, uzlaboja pn savienojuma ievadīto elektronu norobežošanas spēju un efektīvi uzlaboja kvantu efektivitāti lielas strāvas injekcijas laikā. Optimizējot lāzera mikroshēmas jaudu, Everbraita turpina uzlabot dobuma virsmas īpašā apstrādes procesa materiāla kvalitāti, lai samazinātu defektu attiecību, uzlabotu dobuma virsmas spēju pretoties optiskiem katastrofu bojājumiem un nodrošinātu, ka 28 W. lieljaudas lāzera mikroshēma atbilst rūpnieciskā tirgus prasībām attiecībā uz lāzera kalpošanas laiku. prasībām.

Tuvo infrasarkano staru lieljaudas pusvadītāju gaismas avota moduļa šķiedru lāzers kā praktisks rīks pēdējos gados ir strauji attīstījies savu unikālo priekšrocību dēļ, un tam ir svarīga loma rūpnieciskās ražošanas, apstrādes un zinātniskās pētniecības jomās. Kā šķiedru lāzera galvenā augšpuses ierīce, sūknēšanas avota attīstība arī pavada un pat veicina šķiedru lāzera vispārējās tehnoloģijas attīstību un progresu.
(1) Rūpniecisko šķiedru lāzera sūknēšanas avots Pēdējos gados rūpniecisko šķiedru lāzeru tirgus ir strauji attīstījies un tam ir spēcīgs impulss. Šķiedru lāzeri ir ieņēmuši vadību rūpniecisko lāzeru apstrādes tirgū ar savām unikālajām tehnoloģijām un pielietojuma priekšrocībām. Ciktāl tas attiecas uz rūpniecisko šķiedru lāzeru tirgu, mazas līdz vidējas jaudas šķiedru lāzera tehnoloģija ir nobriedusi un stabilizējusies, un tā ir pilnībā nonākusi izmaksu konkurences stadijā.

2) Šķiedru lāzera sūknēšanas avots zinātniskiem pētījumiem. Šķiedru lāzeriem zinātniskiem pētījumiem parasti ir augstākas prasības attiecībā uz spilgtumu vai tie tiek izmantoti dažos īpašos pielietojuma scenārijos. Šīs prasības attiecas uz sūknēšanas avotu. Parasti sūknēšanas avotam ir jābūt ar augstu spilgtumu un maziem izmēriem. , viegls, viļņa garuma bloķēšana un citas īpašības. Mazam tilpumam ir nepieciešams kompakts sūknēšanas avota iepakojuma dizains, un nelielam svaram ir nepieciešama nepieciešamā svara samazināšanas apstrāde sūknēšanas avotam un jaunu zema blīvuma metāla materiālu izmantošana, lai apstrādātu caurules apvalku, pamatojoties uz siltuma vadīšanas efektivitātes nodrošināšanu.

High-brightness kilowatt-class fiber-coupled direct semiconductor lasers High-brightness kilowatt-class fiber-coupled direct semiconductor lasers have the characteristics of high brightness, wide wavelength range, high electro-optical conversion efficiency and easy use, and have a wide range of potential applications in industry and scientific research fields, such as for Metal material processing, Yb-doped fiber laser pumping, Raman nonlinear fiber laser pumping, and energy transfer. Brightness is defined as B=P·A-1·Ω-1, where P is the output power of the laser, A is the area of the beam waist of the output beam of the laser, and Ω is the solid angle of the divergence angle of the output beam of the laser. Generally speaking, the higher the brightness, the smaller the focused spot size and the longer the working distance. The continuous output power of a single laser diode light-emitting unit (or laser diode single tube) is less than 40 W, and it is necessary to use different beam combining methods to combine dozens to hundreds of single tube chips into a beam output to achieve kilowatt-level output. Conventional direct semiconductor lasers are based on a laser diode single tube or bar (composed of multiple single tubes), using spatial beam combining, polarization beam combining, coarse spectrum beam combining or fiber beam combining to increase output power. Direct semiconductor lasers based on this type of beam combining technology have high output power and low cost, and are favored by the industry, and can be used for welding and cladding of metal materials. Using the dense spectral beam combining technology based on a single-tube chip, Everbright Huaxin has successfully developed a variety of high-brightness fiber-coupled direct semiconductor lasers, which greatly improved the output brightness of direct semiconductor lasers (> 200 MW cm-2 Sr-1) and Electro-optical conversion efficiency (>45 procenti). Piemēram, 2019. gadā Everbraits palaida 1 kW, 220 μm/NA0.22 pusvadītāju lāzeru (ar izejas spilgtumu 21MW cm-2 Sr -1), ko plaši izmanto plāno plākšņu metināšanā; tajā pašā gadā tika laists klajā 4 kW, 600 μm /NA0.22 (izejas spilgtums 11 MW cm-2 Sr-1) tiešo pusvadītāju lāzeru plaši izmanto virsmu apšuvumā. Tomēr izejas šķiedras lielā serdes diametra un zemā spilgtuma dēļ šāda veida lāzerus nevar izmantot metāla materiālu griešanai un zinātniskiem pētījumiem, kuriem nepieciešams augsts spilgtums. 8. attēlā parādīti vairāku vienas caurules mikroshēmu simulācijas rezultāti, kas telpiski apvieno šķiedru savienojumu. Maksimālais vienas caurules mikroshēmu skaits, ko uzņem 100 μm/NA0.22 šķiedra, ir 12, tāpēc izejas jauda ir tikai 12 reizes lielāka nekā vienas vienas caurules mikroshēmai.

Tuvo infrasarkano staru lieljaudas pusvadītāju lāzerus var izmantot kā sūknēšanas avotus un kodolierīces cietvielu un šķiedru lāzeriem, kā arī var tieši izmantot rūpnieciskās un zinātniskās pētniecības jomās, izmantojot dažādas staru apvienošanas tehnoloģijas, kas aizņem lielu lāzeru tirgu. nozare. Vienas caurules mikroshēma ir lielas jaudas pusvadītāju lāzera sūknēšanas avota ierīce. Tā visaptverošie raksturlielumi nosaka gala sūknēšanas avota moduļa izejas optisko jaudu, konversijas efektivitāti un tilpumu. Tāpēc tas ir kļuvis par mūsu pētniecības, attīstības un pētniecības centru. Pateicoties pētnieku grupas padziļinātajai teorētiskajai izpētei, materiālu audzēšanas tehnoloģijas attīstībai un iepakošanas tehnoloģijas attīstībai, JTBYShield ir ievērojami uzlabojis lieljaudas pusvadītāju lāzeru izejas jaudu, kalpošanas laiku, uzticamību un pielietojuma praksi, ievērojami saīsinot to. laiks starp ārvalstu plaisu. Nākotnē mēs ne tikai veiksim sasniegumus galvenajās tehnoloģijās, bet arī panāksim industrializāciju un veiksim augstākās klases lāzera sūknēšanas avotu mikroshēmu un ierīču pilnīgu lokalizāciju un industrializāciju.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.