Entä NIR Laser High Power Semiconductor Laser?

KorkeajännitePuolijohdelaseritNiitä käytetään laajalti älykkäässä valmistuksessa, laserviestinnässä, lasertunnistuksessa, lääketieteellisessä kauneudessa jne. Syntymisestään lähtien ne ovat edistyneet suuresti teoriassa, käytännössä ja sovelluksissa, mikä muodostaa suurimman osan lasermarkkinoista. Niistä lähi-infrapunakaistan suuritehoiset puolijohdelaserit ovat parhaita.

Lähi-infrapuna-suurtehoiset puolijohdelasersirut Tehokkaat puolijohdelasersirut ovat nykyaikaisten suurienergisten lasereiden ydinvalolähteitä, joita edustavat optiset kuitu-, puolijohde- ja suorat puolijohdelaserit. Lasersirun teho, kirkkaus ja luotettavuus ovat keskeisiä indikaattoreita, jotka vaikuttavat suoraan laserjärjestelmän suorituskykyyn ja kustannuksiin.

Puolijohdelasersirun päärakenne sisältää epitaksiaalisen valoa emittoivan kerroksen, joka tarjoaa laservahvistusväliaineen, elektrodin, joka ruiskuttaa kantoaineita epitaksiaaliseen valoa emittoivaan kerrokseen, ja halkeamisontelon pinnan, joka muodostaa resonanssiontelon. Sirun kehitysprosessi sisältää vaiheet epitaksiaalisen rakenteen suunnittelun ja materiaalin kasvattamisen, sirurakenteen suunnittelun ja valmisteluprosessin, ontelon pinnan halkeamispassivointikäsittelyn ja optisen pinnoituksen, sirun pakkaustestin, sirun käyttöiän luotettavuuden ja suorituskykyanalyysin, joista ydinindikaattorit suoraan. vaikuttaa Kolme keskeistä teknologiaa ovat epitaksiaalirakenteen suunnittelu ja materiaalin kasvu, lasturakenteen suunnittelu ja valmisteluprosessi, ontelon pinnan halkeaminen ja passivointikäsittely.
(1) Epitaksiaalisen rakenteen suunnittelu ja materiaalin kasvu Epitaksiaalisen rakenteen suunnitteluun ja materiaalin kasvuun liittyy laserin vahvistus ja pumppaus, mikä vaikuttaa suoraan sirun sähköoptiseen tehokkuuteen. Tärkeimmät tekijät ovat heteroliitos ja bulkkimateriaalin jännitehäviö, kantoaallon vuotohäviö ja valon absorptiohäviö. Puolijohdemateriaalien energiakaista-analyysin mukaan heteroliitosjännite tulee pääasiassa rajapinnan, substraatin ja aaltoputkikerroksen välisestä rajapinnasta, ja sirun heteroliitosjännitettä pienennetään tehokkaasti rajapintagradientin ja korkean doping-optimoinnin avulla. Irtomateriaalin kestävyys voidaan saavuttaa säätämällä materiaalikoostumusta kantoaineen liikkuvuuden lisäämiseksi ja dopingpitoisuuden lisäämiseksi. Kantoaallon vuotohäviön vähentäminen edellyttää riittävää kantoaaltosulkua, erityisesti p-tasoelektronisulkua. Siksi bulkkimateriaalin vastustuskyvyn vähentämistä ja kantoaineen sulkemisen parantamista on harkittava kattavasti materiaalikoostumuksen optimoimiseksi. Optinen absorptiohäviö voidaan yleensä saavuttaa suunnittelemalla epäsymmetrinen ultrasuuri optinen onteloaaltoputkirakenne. Kun aaltoputkikerroksen kokonaispaksuus pysyy muuttumattomana, p-tason aaltoputkikerroksen paksuus pienenee ja n-tason aaltoputkikerroksen paksuus kasvaa siten, että optisen kentän pääosa jakautuu matalaan absorboimiseen. pienen vastuksen n-taso, vähentää optisen kentän ja korkean absorptiotason p-tason päällekkäisyyttä, vähentää irtomateriaalin jännitettä ja vähentää valon absorptiohäviötä. Samanaikaisesti yhdistettynä asteittaiseen dopingjakauman suunnitteluun saavutetaan samanaikainen bulkkimateriaalin jännitehäviön ja valon absorptiohäviön optimointi. 900 nm:n kaistan lasersirut käyttävät vahvistusmateriaalina yleensä InGaAs-kvanttikuoppia ja suuren jännityksen omaavia AlInGaAs-kvanttikuoppia vahvistuksen lisäämiseksi, mutta AlInGaAs-kvanttikuopissa kvaternaarisena materiaalina on tiukemmat vaatimukset materiaalin kasvun hallinnassa. Ilmakehän suhdetta ja kasvulämpötilan nopeutta on tarpeen optimoida kvanttikuivon runkovirheiden nukleaatioenergian lisäämiseksi, mikä vähentää kvanttikuivojen vikatiheyttä ja kasvattaa korkealaatuisia ja rasittavia kvanttikuivoja.
(2) Kun sirun rakenteen suunnittelu ja valmistusprosessi toimivat suuren tehon tilassa, sirun sivuttaissuuntainen korkean asteen tilan intensiteetti kasvaa, mikä johtaa jyrkkään nousuun erotuskulmassa ja kirkkauden heikkenemiseen. Absorptiota ja sirontaa aaltoputken reunassa käytetään yleisesti kirjallisuudessa vähentämään korkean kertaluvun moodien intensiteettiä, mutta tämä aiheuttaa myös ylimääräistä absorptiohäviötä matalan kertaluvun moodeille ja vähentää optista kokonaistehoa. Lisäksi suurella teholla työskennellessä sirun optisen kentän intensiteetti jakautuu epätasaisesti pituussuunnassa, kun taas perinteisen rakennesirun virtaruiskutuksen synnyttämä kantoaaltopitoisuus on tasainen pituussuunnassa, joten optisen kentän intensiteetti ja kantajakonsentraatiojakauma ei voi olla yhteensopiva, tämä tuottaa pystysuoran tilan reikää polttavan vaikutuksen, mikä johtaa tehokyllästymiseen. Yksi tapa ratkaista tämä ongelma on säätää kantoaineen ruiskutusjakelun laiterakennetta.
(3) Ontelon pinnan halkeaminen ja passivointikäsittely Suuritehoisten puolijohdelasersirujen päävikatila on onkalopinnan optinen katastrofivaurio (COMD). COMD tulee halkaisuontelon pinnan ja ympäröivän alueen valon absorptiosta, kun siru toimii suurella teholla. Pintavalon absorptio johtuu pinnan roikkuvien sidosten katkeamisesta, pinnan hapettumisesta ja pinnan kontaminaatiosta, kun taas tavanomainen onkalopinnan pilkkominen tapahtuu ilmakehässä tai matalan tyhjiön ympäristössä, eikä tätä ongelmaa voida välttää. Valon absorptio katkaisupinnan lähellä on kaistanvälisestä absorptiosta. Kun siru toimii suurella teholla, tämän alueen lämpötila nousee, mikä johtaa materiaalin kaistavälin pienenemiseen ja kaistanvälisen absorption lisääntymiseen. Tehokkain tapa vähentää tämän tyyppistä absorptiota on muodostaa laaja kaistaväli (alhainen absorptio) ikkunarakenne. Suzhou Everbright Huaxin Optoelectronics Technology Co., Ltd. (jäljempänä "Everbright Huaxin") on tuonut markkinoille 28 W:n epitaksiaalisen rakenteen suunnittelun ja materiaalin kasvun, sirurakenteen suunnittelun ja valmisteluprosessin, ontelopinnan halkeamis- ja passivointikäsittelyn avulla. puolijohdelaser-siru. Sirun tehonlisäys johtuu pääasiassa sirun epitaksiaalisen rakenteen optimoidusta suunnittelusta ja onkalon pinnan erikoiskäsittelytekniikan parantamisesta. Puolijohdelasereiden lähtötehoon vaikuttavat pääasiassa sellaiset tekijät kuin laserin kynnys, kaltevuus ja suuren virran tehon taipuminen. Yleensä pienentämällä pn-liitoksen seostuspitoisuutta kynnyksen pienenemisen ja kaltevuuden kasvun saavuttamiseksi ja liian alhainen seostuspitoisuus johtaa pn-liitoksen resistanssin kasvuun ja sirun jännitteen nousuun. Ratkaistakseen kynnyksen kaltevuuden ja jännitteen välisen tasapainon optimoinnin ongelman Changguang Huaxin optimoi epäsymmetrisen suuren optisen ontelon rakenteen aaltoputkikerroksen paksuuden ja suunnitteli huolellisesti dopingpitoisuuden jakautumisen pn-liitoksen eri alueilla, joten kynnyksen pienentämiseksi ja kaltevuuden parantamiseksi. Vaikutus pitää jännitteen periaatteessa vakiona. Korkean virran taivutus johtuu pääasiassa sisäisen kvanttihyötysuhteen heikkenemisestä, kun suuri virta injektoidaan. Everbright optimoi materiaalin energiakaistarakenteen lähellä laserrakenteen vahvistusaluetta, paransi pn-liitoksen injektoitujen elektronien rajoituskykyä ja paransi tehokkaasti kvanttitehokkuutta korkean virran injektion aikana. Samalla kun Everbright optimoi lasersirun tehoa, se parantaa edelleen ontelon pinnan erikoiskäsittelyprosessin materiaalin laatua vähentääkseen vikasuhdetta, parantaakseen onkalon pinnan kykyä vastustaa optisia katastrofivaurioita ja varmistaa, että 28 W suuritehoinen lasersiru täyttää teollisuusmarkkinoiden vaatimukset laserin käyttöikää varten. vaatimukset.

Käytännön työkaluna lähi-infrapuna-suurtehoinen puolijohdevalolähdemoduulikuitulaser on kehittynyt viime vuosina nopeasti ainutlaatuisten etujensa ansiosta, ja sillä on tärkeä rooli teollisen valmistuksen, jalostuksen ja tieteellisen tutkimuksen aloilla. Kuitulaserin ytimen ylävirtalaitteena pumppauslähteen kehittäminen seuraa ja jopa edistää kuitulaserin kokonaisteknologian kehitystä ja edistymistä.
(1) Teollisuuden kuitulaserpumppulähde Viime vuosina teollisuuskuitulasermarkkinat ovat kehittyneet nopeasti ja niillä on vahva vauhti. Kuitulaserit ovat ottaneet johtoaseman teollisilla laserprosessoinneilla ainutlaatuisella teknologiallaan ja sovellusetullaan. Teollisuuden kuitulasermarkkinoiden osalta pieni- ja keskitehoinen kuitulasertekniikka on kypsynyt ja vakiintunut, ja se on siirtynyt täysin kustannuskilpailun vaiheeseen.

2) Kuitulaserpumppauslähde tieteelliseen tutkimukseen. Tieteelliseen tutkimukseen tarkoitetuilla kuitulasereilla on yleensä korkeammat kirkkausvaatimukset tai niitä käytetään joissakin erityissovelluksissa. Nämä vaatimukset koskevat pumppauslähdettä. Yleensä pumppauslähteeltä vaaditaan korkea kirkkaus ja pieni koko. , kevyt, aallonpituuden lukitus ja muut ominaisuudet. Pieni tilavuus vaatii pumppulähteen kompaktin pakkaussuunnittelun, ja kevyt paino vaatii pumppauslähteelle tarvittavan painonpudotuskäsittelyn ja uusien matalatiheyksisten metallimateriaalien käytön putkivaipan prosessoinnissa lämmönjohtavuuden tehokkuuden varmistamiseksi.

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 prosenttia). Esimerkiksi vuonna 2019 Everbright lanseerasi 1 kW, 220 μm/NA0.22 puolijohdelaserin (lähtökirkkaus 21MW cm-2 Sr -1), jota on käytetty laajalti ohutlevyjen hitsauksessa; samana vuonna se lanseerasi 4 kW, 600 μm /NA0.22 (lähtökirkkaus 11 MW cm-2 Sr-1), suoraa puolijohdelaseria on käytetty laajasti pintaverhoilussa. Lähtökuidun suuren ytimen halkaisijan ja alhaisen kirkkauden vuoksi tämäntyyppistä laseria ei kuitenkaan voida käyttää metallimateriaalien leikkaamiseen ja korkeaa kirkkautta vaativiin tieteellisiin tutkimussovelluksiin. Kuva 8 esittää simulaatiotuloksia useista yksiputkisista siruista, jotka yhdistävät spatiaalisesti kuitukytkennän. 100 μm/NA0.22 kuidulle mahtuvien yksiputkisirujen enimmäismäärä on 12, joten lähtöteho on vain 12 kertaa yhden putken sirun teho.

Lähi-infrapuna-suurtehoisia puolijohdelasereja voidaan käyttää pumppauslähteinä ja ydinlaitteina solid-state- ja kuitulasereille, ja niitä voidaan käyttää myös suoraan teollisilla ja tieteellisillä tutkimusaloilla eri säteiden yhdistämistekniikoiden avulla, ja niillä on laajat markkinat laserissa. ala. Yksiputkisiru on suuritehoisen puolijohdelaserpumppauslähteen yksikkölaite. Sen kattavat ominaisuudet määräävät lopullisen pumppauslähdemoduulin optisen tehon, muunnostehokkuuden ja tilavuuden. Siksi siitä on tullut tutkimus- ja kehitystyömme sekä tutkimuksen painopiste. Tutkimusryhmän perusteellisen teoreettisen tutkimuksen, materiaalin kasvuteknologian edistymisen ja pakkausteknologian kehityksen ansiosta JTBYShield on parantanut huomattavasti suuritehoisten puolijohdelasereiden lähtötehoa, käyttöikää, luotettavuutta ja sovelluskäytäntöä, mikä on lyhentänyt huomattavasti ulkomaisten erojen välinen aika. Tulevaisuudessa emme vain tee läpimurtoja keskeisissä teknologioissa, vaan saavutamme myös teollistumisen ja toteutamme huippuluokan laserpumppauslähdesirujen ja -laitteiden täyden lokalisoinnin ja teollistumisen.

Yhteystiedot:

Jos sinulla on ideoita, ota rohkeasti yhteyttä. Riippumatta siitä, missä asiakkaamme ovat ja mitkä ovat vaatimuksemme, noudatamme tavoitettamme tarjota asiakkaillemme korkeaa laatua, edullisia hintoja ja parasta palvelua.