Шта кажете на полупроводнички ласер велике снаге НИР ласера?

Велике снагеСемицондуцтор Ласерссе широко користе у интелигентној производњи, ласерској комуникацији, ласерском сенсингу, медицинској лепоти, итд. Од свог рођења, постигли су велики напредак у теорији, пракси и примени, чинећи већину укупног тржишта ласера. Међу њима су полупроводнички ласери велике снаге у блиском инфрацрвеном опсегу најбољи.

Блиски инфрацрвени полупроводнички ласерски чипови велике снаге Полупроводнички ласерски чипови велике снаге су основни извори светлости савремених високоенергетских ласера ​​представљених оптичким влакнима, чврстим и директним полупроводничким ласерима. Снага, осветљеност и поузданост ласерског чипа су кључни показатељи, који директно утичу на перформансе и цену ласерског система.

Главна структура полупроводничког ласерског чипа укључује епитаксијални слој који емитује светлост који обезбеђује медијум ласерског појачања, електроду која убризгава носаче у епитаксијални слој који емитује светлост и површину шупљине цепања која формира резонантну шупљину. Процес развоја чипа укључује кораке пројектовања епитаксијалне структуре и раста материјала, дизајна структуре чипа и процеса припреме, третмана пасивације цепања површине шупљине и оптичког премаза, теста паковања чипа, поузданости животног века чипа и анализе перформанси, међу којима су директно кључни индикатори утицај Три кључне технологије су пројектовање епитаксијалне структуре и раст материјала, дизајн структуре чипа и процес припреме, цепање површине кавитета и третман пасивације.
(1) Дизајн епитаксијалне структуре и раст материјала Дизајн епитаксијалне структуре и раст материјала укључују појачање и пумпање ласера, што директно утиче на електрооптичку ефикасност чипа. Главни фактори су губитак напона на хетероспојници и расутом материјалу, губитак напона из носиоца и губитак при апсорпцији светлости. Према анализи енергетског опсега полупроводничких материјала, напон хетероспојнице углавном долази од интерфејса између затвореног слоја, супстрата и таласоводног слоја, а напон хетероспојнице чипа се ефикасно смањује кроз градијент интерфејса и оптимизацију високог допинга. Отпорност на расути материјал може се постићи подешавањем састава материјала како би се повећала покретљивост носача и повећање концентрације допинга. Смањење губитка због цурења носиоца захтева довољну баријеру за задржавање носиоца, посебно електронску баријеру п-равни. Због тога, смањење отпорности расутог материјала и побољшање затворености носача треба свеобухватно размотрити како би се оптимизовао састав материјала. Губитак оптичке апсорпције обично се може постићи пројектовањем асиметричне ултра-велике структуре таласовода са оптичком шупљином. Када укупна дебљина таласоводног слоја остане непромењена, дебљина п-равнинског таласоводног слоја се смањује, а дебљина н-равнинског таласоводног слоја се повећава, тако да се главни део оптичког поља распоређује у ниском апсорбујућем слоју. н-равни ниског отпора, смањују преклапање оптичког поља и п-равнине високе апсорпције, смањују напон расутог материјала и смањују губитак апсорпције светлости. Истовремено, у комбинацији са постепеним дизајном дистрибуције допинга, остварује се истовремена оптимизација губитка напона расутог материјала и губитка апсорпције светлости. Ласерски чипови у опсегу од 900 нм обично користе ИнГаАс квантне бушотине као материјал за појачање и АлИнГаАс квантне бушотине са великим напрезањем за повећање појачања, али АлИнГаАс квантне бушотине као кватернарни материјал имају строжије захтеве за контролу раста материјала. Неопходно је оптимизовати однос атмосфере и брзину раста температуре како би се повећала енергија нуклеације дефекта тела квантног бунара, чиме се смањила густина дефекта квантних бунара и повећала квалитетна и високодеформисана квантна бунара.
(2) Када дизајн структуре чипа и процес израде раде у режиму велике снаге, интензитет бочног режима високог реда се повећава, што резултира наглим повећањем угла дивергенције и смањењем осветљености. Апсорпција и расејање на ивици таласовода се генерално користе у литературним извештајима да би се смањио интензитет модова високог реда, али ће то такође изазвати додатни губитак апсорпције у модовима нижег реда и смањити укупну оптичку снагу. Поред тога, када се ради на великој снази, интензитет оптичког поља чипа је неравномерно распоређен у уздужном правцу, док је концентрација носиоца генерисана тренутним убризгавањем чипа конвенционалне структуре равномерна у уздужном правцу, тако да је интензитет оптичког поља а дистрибуција концентрације носиоца не може да се подудара, ово ће произвести ефекат сагоревања вертикалне рупе у простору, што ће резултирати засићењем снаге. Један од начина да се реши овај проблем је да се прилагоди структура уређаја дистрибуције убризгавања носача.
(3) Цепање површине шупљине и третман пасивације Главни начин квара полупроводничких ласерских чипова велике снаге је оштећење површине шупљине оптичком катастрофом (ЦОМД). ЦОМД долази од апсорпције светлости површине шупљине за цепање и околног подручја када чип ради великом снагом. Површинска апсорпција светлости је узрокована цепањем површинских висећих веза, површинском оксидацијом и површинском контаминацијом, док се конвенционално површинско цепање шупљине врши у атмосфери или окружењу ниског вакуума, и овај проблем се не може избећи. Апсорпција светлости у региону близу површине цепања долази од међупојасне апсорпције. Када чип ради на великој снази, температура овог региона се повећава, што резултира смањењем појасног размака материјала и повећањем међупојасне апсорпције. Најефикаснији начин за смањење ове врсте апсорпције је формирање структуре прозора са широким размаком појаса (ниска апсорпција). Кроз развој дизајна епитаксијалне структуре и раста материјала, дизајна и процеса припреме структуре чипа, цепања површине шупљине и третмана пасивацијом, Сузхоу Евербригхт Хуакин Оптоелецтроницс Тецхнологи Цо., Лтд. (у даљем тексту „Евербригхт Хуакин“) је лансирао 28 В полупроводнички ласерски чип. Повећање снаге чипа углавном долази од оптимизованог дизајна епитаксијалне структуре чипа и побољшања специјалне технологије обраде површине шупљине. На излазну снагу полупроводничких ласера ​​углавном утичу фактори као што су праг ласера, нагиб и савијање снаге велике струје. Обично смањењем концентрације допинга пн споја постиже се смањење прага и повећање нагиба, а прениска концентрација допинга ће довести до повећања отпора пн споја и повећања напона чипа. Да би решио проблем оптимизације равнотеже између нагиба прага и напона, Цханггуанг Хуакин је оптимизовао дебљину таласоводног слоја асиметричне велике структуре оптичке шупљине и пажљиво дизајнирао дистрибуцију концентрације допинга у различитим регионима пн споја, тако да како би се смањио праг и побољшала ефикасност нагиба. Ефекат одржавања напона у основи константним. Савијање велике струје је углавном због смањења унутрашње квантне ефикасности када се убризгава велика струја. Евербригхт је оптимизовао структуру енергетског појаса материјала у близини подручја појачања ласерске структуре, побољшао способност задржавања електрона убризганих пн спојем и ефикасно побољшао квантну ефикасност током убризгавања велике струје. Док оптимизује снагу ласерског чипа, Евербригхт наставља да побољшава квалитет материјала у процесу специјалног третмана површине шупљине како би смањио однос дефеката, побољшао способност површине шупљине да се одупре оштећењу оптичке катастрофе и осигурао да 28 В ласерски чип велике снаге испуњава захтеве индустријског тржишта за животни век ласера. захтевима.

Као практичан алат, блиски инфрацрвени полупроводнички светлосни модул велике снаге ласер са влакнима брзо се развио последњих година због својих јединствених предности и игра важну улогу у области индустријске производње, обраде и научних истраживања. Као основни уређај узводно од ласера ​​са влакнима, развој извора пумпе такође прати и чак промовише развој и напредак укупне технологије ласера ​​са влакнима.
(1) Извор пумпе ласерског ласера ​​са индустријским влакнима Последњих година тржиште индустријских ласера ​​са влакнима се брзо развило и има снажан замах. Фибер ласери су преузели водећу улогу на тржишту индустријске ласерске обраде са својом јединственом технологијом и предностима примене. Што се тиче тржишта индустријских ласерских влакана, технологија ласера ​​са влакнима мале до средње снаге је сазрела и стабилизовала се и у потпуности је ушла у фазу трошковне конкуренције.

2) Фибер ласер пумпинг извор за научна истраживања. Фибер ласери за научна истраживања генерално имају веће захтеве за осветљеност или се користе у неким специјалним сценаријима примене. Ови захтеви се протежу на извор пумпе. Генерално, потребно је да извор пумпе има високу осветљеност и малу величину. , лагана, закључавање таласне дужине и друге карактеристике. Мала запремина захтева компактан дизајн паковања за извор за пумпање, а мала тежина захтева неопходан третман смањења тежине извора за пумпање и употребу нових металних материјала мале густине за обраду омотача цеви на основу обезбеђивања ефикасности топлотне проводљивости.

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 одсто). На пример, у 2019, Евербрајт је лансирао полупроводнички ласер од 1 кВ, 220 μм/НА0.22 (са излазном осветљеношћу од 21 МВ цм-2 Ср -1), који се широко користи у заваривању танких плоча; исте године лансирао је директни полупроводнички ласер од 4 кВ, 600 μм /НА0.22 (излазни сјај од 11 МВ цм-2 Ср-1) који се широко користи у површинским облогама. Међутим, због великог пречника језгра излазног влакна и ниске осветљености, овај тип ласера ​​се не може користити за сечење металних материјала и научно-истраживачке апликације које захтевају високу осветљеност. Слика 8 приказује резултате симулације вишеструких једноцевних чипова који просторно комбинују спајање влакана. Максималан број једноцевних чипова смештених у влакно од 100 μм/НА0,22 је 12, тако да је излазна снага само 12 пута већа од једног једноцевног чипа.

Блиски инфрацрвени полупроводнички ласери велике снаге могу се користити као извори пумпања и уређаји за језгро за ласере у чврстом стању и ласере са влакнима, а такође се могу директно користити у индустријским и научним истраживачким пољима кроз различите технологије комбиновања зрака, заузимајући велико тржиште ласера индустрија. Једноцевни чип је јединични уређај полупроводничког ласерског извора пумпе велике снаге. Његове свеобухватне карактеристике одређују излазну оптичку снагу, ефикасност конверзије и запремину коначног модула извора пумпе. Стога је постао фокус нашег истраживања и развоја и истраживања. Са дубинским теоријским истраживањем истраживачког тима, напретком технологије раста материјала и развојем технологије паковања, ЈТБИСхиелд је у великој мери побољшао излазну снагу, животни век, поузданост и праксу примене полупроводничких ласера ​​велике снаге, значајно скраћујући време између страног јаза. У будућности, не само да ћемо направити пробој у кључним технологијама, већ ћемо такође постићи индустријализацију и реализовати потпуну локализацију и индустријализацију врхунских чипова и уређаја за ласерско пумпање извора.

Контакт информације:

Ако имате било какву идеју, слободно разговарајте са нама. Без обзира где се налазе наши купци и који су наши захтеви, ми ћемо следити наш циљ да нашим купцима пружимо висок квалитет, ниске цене и најбољу услугу.