Kaip apie NIR lazerinį didelės galios puslaidininkinį lazerį?

Aukšta įtampaPuslaidininkiniai lazeriaiyra plačiai naudojami intelektualioje gamyboje, lazeriniame ryšyje, lazerinio jutimo, medicinos grožio ir kt. Tarp jų geriausi yra didelės galios puslaidininkiniai lazeriai artimoje infraraudonųjų spindulių juostoje.

Infraraudonųjų spindulių didelės galios puslaidininkiniai lazeriniai lustai Didelės galios puslaidininkiniai lazeriniai lustai yra pagrindiniai šiuolaikinių didelės energijos lazerių šviesos šaltiniai, atstovaujami šviesolaidiniais, kietojo kūno ir tiesioginiais puslaidininkiniais lazeriais. Lazerio lusto galia, ryškumas ir patikimumas yra pagrindiniai rodikliai, kurie tiesiogiai veikia lazerinės sistemos veikimą ir kainą.

Pagrindinė puslaidininkinio lazerinio lusto struktūra apima epitaksinį šviesą skleidžiantį sluoksnį, suteikiantį lazerio stiprinimo terpę, elektrodą, kuris įleidžia nešiklius į epitaksinį šviesą skleidžiantį sluoksnį, ir skilimo ertmės paviršių, kuris sudaro rezonansinę ertmę. Lusto kūrimo procesas apima epitaksinės struktūros projektavimo ir medžiagos auginimo, lusto struktūros projektavimo ir paruošimo proceso, ertmės paviršiaus skilimo pasyvavimo ir optinės dangos apdorojimo, lusto pakavimo bandymo, lusto tarnavimo laiko patikimumo ir veikimo analizės, tarp kurių pagrindiniai rodikliai yra tiesiogiai susiję. paveikti Trys pagrindinės technologijos yra epitaksinės struktūros projektavimas ir medžiagų augimas, lustų struktūros projektavimas ir paruošimo procesas, ertmės paviršiaus skilimas ir pasyvinis apdorojimas.
(1) Epitaksinės struktūros projektavimas ir medžiagos augimas Epitaksinės struktūros projektavimas ir medžiagos augimas apima lazerio stiprinimą ir siurbimą, o tai tiesiogiai veikia lusto elektrooptinį efektyvumą. Pagrindiniai veiksniai yra heterosandūros ir birių medžiagų įtampos praradimas, nešiklio nuotėkio praradimas ir šviesos sugerties praradimas. Remiantis puslaidininkinių medžiagų energijos juostos analize, heterosankryžos įtampa daugiausia gaunama iš sąsajos tarp izoliacinio sluoksnio, pagrindo ir bangolaidžio sluoksnio, o lusto heterojungties įtampa veiksmingai sumažinama naudojant sąsajos gradientą ir aukštą dopingo optimizavimą. Tūrinės medžiagos atsparumą galima pasiekti koreguojant medžiagos sudėtį, kad padidėtų nešiklio mobilumas ir padidėtų dopingo koncentracija. Norint sumažinti nešiklio nuotėkio nuostolius, reikalingas pakankamas nešiklio uždarymo barjeras, ypač p-plokštumos elektronų barjeras. Todėl, siekiant optimizuoti medžiagos sudėtį, reikia visapusiškai apsvarstyti birių medžiagų atsparumo mažinimą ir nešiklio izoliavimo gerinimą. Optinės sugerties nuostolius paprastai galima pasiekti suprojektavus asimetrinę itin didelę optinės ertmės bangolaidžio struktūrą. Kai bendras bangolaidžio sluoksnio storis nesikeičia, p-plokštumos bangolaidžio sluoksnio storis sumažinamas, o n-plokštumos bangolaidžio sluoksnio storis padidėja, kad pagrindinė optinio lauko dalis pasiskirstytų žemoje absorbcijoje. mažos varžos n plokštuma, sumažinkite optinio lauko ir didelės sugerties p plokštumos persidengimą, sumažinkite birių medžiagų įtampą ir sumažinkite šviesos sugerties nuostolius. Tuo pačiu metu, kartu su laipsnišku dopingo paskirstymo dizainu, vienu metu optimizuojamas birios medžiagos įtampos praradimas ir šviesos sugerties praradimas. Lazerio lustai 900 nm juostoje paprastai naudoja InGaAs kvantinius šulinius kaip stiprinimo medžiagą ir AlInGaAs kvantinius šulinius su dideliu įtempimu, kad padidintų stiprinimą, tačiau AlInGaAs kvantiniams šuliniams, kaip ketvirtinei medžiagai, taikomi griežtesni medžiagų augimo kontrolės reikalavimai. Būtina optimizuoti atmosferos santykį ir augimo temperatūros greitį, kad padidėtų kvantinių šulinių kūno defektų branduolio energija, taip sumažinant kvantinių šulinių defektų tankį ir išauginant aukštos kokybės ir didelės deformacijos kvantinius šulinius.
(2) Kai lusto konstrukcijos projektavimo ir gamybos procesas veikia didelės galios režimu, lusto šoninio aukšto laipsnio režimo intensyvumas didėja, todėl smarkiai padidėja nuokrypio kampas ir sumažėja ryškumas. Sugertis ir sklaida bangolaidžio krašte dažniausiai naudojami literatūros ataskaitose, siekiant sumažinti aukšto lygio režimų intensyvumą, tačiau tai taip pat sukels papildomus sugerties nuostolius žemos eilės režimuose ir sumažins bendrą optinę galią. Be to, dirbant didele galia, lusto optinio lauko intensyvumas išilgine kryptimi pasiskirsto netolygiai, o įprastos struktūros lusto srovės įpurškimo metu generuojama nešiklio koncentracija yra vienoda išilgine kryptimi, todėl optinio lauko intensyvumas. ir nešiklio koncentracijos pasiskirstymas negali būti suderintas, tai sukels vertikalios erdvės skylės deginimo efektą, dėl kurio bus prisotintas galios. Vienas iš būdų išspręsti šią problemą yra koreguoti nešiklio įpurškimo paskirstymo įrenginio struktūrą.
(3) Ertmės paviršiaus skilimas ir pasyvavimas Pagrindinis didelės galios puslaidininkinių lazerinių lustų gedimo būdas yra ertmės paviršiaus optinės katastrofos pažeidimas (COMD). COMD atsiranda dėl skilimo ertmės paviršiaus ir aplinkinės zonos šviesos sugerties, kai lustas veikia dideliu galingumu. Paviršiaus šviesos sugertį sukelia kabančių paviršių jungčių skilimas, paviršiaus oksidacija ir paviršiaus užterštumas, o įprastas ertmės paviršiaus skilimas atliekamas atmosferoje arba žemo vakuumo aplinkoje, todėl šios problemos negalima išvengti. Šviesos sugertis šalia skilimo paviršiaus atsiranda dėl tarpjuostinės sugerties. Kai lustas dirba dideliu galingumu, šios srities temperatūra pakyla, todėl sumažėja medžiagos juostos tarpas ir padidėja tarpjuostinė absorbcija. Veiksmingiausias būdas sumažinti tokio tipo sugertį yra suformuoti plačią juostos tarpą (mažos sugerties) lango struktūrą. Plėtodama epitaksinės struktūros dizainą ir medžiagų auginimą, lustų struktūros projektavimo ir paruošimo procesą, ertmės paviršiaus skilimą ir pasyvavimo apdorojimą, Suzhou Everbright Huaxin Optoelectronics Technology Co., Ltd. (toliau vadinama „Everbright Huaxin“) išleido 28 W puslaidininkinis lazerinis lustas. Mikroschemos galios padidėjimą daugiausia lemia optimizuotas lusto epitaksinės struktūros dizainas ir specialios ertmės paviršiaus apdorojimo technologijos tobulinimas. Puslaidininkinių lazerių išėjimo galiai daugiausia įtakos turi tokie veiksniai kaip lazerio slenkstis, nuolydis ir didelės srovės galios lenkimas. Paprastai sumažinus pn sandūros dopingo koncentraciją, kad būtų sumažintas slenkstis ir padidėtų nuolydis, o per maža dopingo koncentracija padidins pn sandūros varžą ir padidins lusto įtampą. Siekdamas išspręsti pusiausvyros tarp slenksčio nuolydžio ir įtampos optimizavimo problemą, Changguang Huaxin optimizavo asimetrinės didelės optinės ertmės struktūros bangolaidžio sluoksnio storį ir kruopščiai suprojektavo dopingo koncentracijos pasiskirstymą skirtinguose pn sandūros regionuose, todėl sumažinti slenkstį ir pagerinti nuolydžio efektyvumą. Iš esmės pastovios įtampos palaikymo efektas. Didelės srovės lenkimas daugiausia atsiranda dėl vidinio kvantinio efektyvumo sumažėjimo, kai įpurškiama didelė srovė. Everbright optimizavo medžiagos energijos juostos struktūrą šalia lazerio struktūros stiprinimo srities, pagerino pn jungties įpuršktų elektronų izoliavimo gebėjimą ir efektyviai padidino kvantinį efektyvumą didelės srovės įpurškimo metu. Optimizuodamas lazerio lusto galią, „Everbright“ ir toliau gerina medžiagos kokybę specialiu ertmės paviršiaus apdorojimo procesu, kad sumažintų defektų santykį, pagerintų ertmės paviršiaus gebėjimą atsispirti optinei katastrofai ir užtikrintų, kad 28 W didelės galios lazerio lustas atitinka pramoninės rinkos reikalavimus lazerio tarnavimo laikui. reikalavimus.

Kaip praktinis įrankis, infraraudonųjų spindulių didelės galios puslaidininkinis šviesos šaltinio modulinis šviesolaidinis lazeris pastaraisiais metais dėl savo unikalių pranašumų sparčiai vystėsi ir atlieka svarbų vaidmenį pramoninės gamybos, perdirbimo ir mokslinių tyrimų srityse. Kaip pagrindinis pluoštinio lazerio įtaisas, siurbimo šaltinio kūrimas taip pat lydi ir netgi skatina visos pluoštinio lazerio technologijos plėtrą ir pažangą.
(1) Pramoninio pluošto lazerio siurbimo šaltinis Pastaraisiais metais pramoninių pluoštinių lazerių rinka sparčiai vystėsi ir turi didelį pagreitį. Skaiduliniai lazeriai užėmė lyderio pozicijas pramoninio lazerių apdorojimo rinkoje dėl savo unikalių technologijų ir taikymo pranašumų. Kalbant apie pramoninių pluoštinių lazerių rinką, mažos ir vidutinės galios pluoštinių lazerių technologija subrendo ir stabilizavosi ir visiškai įžengė į sąnaudų konkurencijos etapą.

2) Skaidulinio lazerio siurbimo šaltinis moksliniams tyrimams. Skaiduliniai lazeriai, skirti moksliniams tyrimams, paprastai turi aukštesnius ryškumo reikalavimus arba yra naudojami kai kuriuose specialiuose taikymo scenarijuose. Šie reikalavimai taikomi siurbimo šaltiniui. Paprastai siurbimo šaltinis turi būti didelio ryškumo ir mažo dydžio. , lengvas, bangos ilgio fiksavimas ir kitos charakteristikos. Mažam tūriui reikalinga kompaktiška siurbimo šaltinio pakuotė, o dėl mažo svorio reikia būtino siurbimo šaltinio svorio mažinimo apdorojimo ir naujų mažo tankio metalo medžiagų naudojimo vamzdžio apvalkalui apdoroti, siekiant užtikrinti šilumos laidumo efektyvumą.

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 procentai). Pavyzdžiui, 2019 m. Everbright paleido 1 kW, 220 μm/NA0.22 puslaidininkinį lazerį (kurio išėjimo šviesumas 21MW cm-2 Sr -1), kuris buvo plačiai naudojamas plonų plokščių suvirinimui; tais pačiais metais paleistas 4 kW, 600 μm /NA0,22 (išėjimo ryškumas 11 MW cm-2 Sr-1) tiesioginis puslaidininkinis lazeris buvo plačiai naudojamas paviršių apkalimui. Tačiau dėl didelio išvesties pluošto šerdies skersmens ir mažo ryškumo šio tipo lazeriai negali būti naudojami metalinėms medžiagoms pjauti ir moksliniams tyrimams, kuriems reikalingas didelis ryškumas. 8 paveiksle parodyti kelių vieno vamzdžio lustų, erdviškai sujungiančių pluošto sujungimą, modeliavimo rezultatai. Maksimalus vieno vamzdžio lustų, talpinamų 100 μm/NA0.22 skaiduloje, skaičius yra 12, todėl išėjimo galia tik 12 kartų didesnė nei vieno vieno vamzdžio lusto.

Infraraudonųjų spindulių didelės galios puslaidininkiniai lazeriai gali būti naudojami kaip kietojo kūno ir skaidulinių lazerių siurbimo šaltiniai ir pagrindiniai įtaisai, taip pat gali būti tiesiogiai naudojami pramonės ir mokslo tyrimų srityse taikant skirtingas pluošto derinimo technologijas, užimančias didelę lazerių rinką. industrija. Vieno vamzdžio lustas yra didelės galios puslaidininkinio lazerio siurbimo šaltinio vienetas. Išsamios jo charakteristikos lemia galutinio siurbimo šaltinio modulio išėjimo optinę galią, konversijos efektyvumą ir tūrį. Todėl ji tapo mūsų mokslinių tyrimų ir plėtros bei tyrimų centru. Atlikus nuodugnius teorinius tyrimų grupės tyrimus, medžiagų auginimo technologijos pažangą ir pakavimo technologijos plėtrą, JTBYShield labai pagerino didelės galios puslaidininkinių lazerių išėjimo galią, tarnavimo laiką, patikimumą ir taikymo praktiką, labai sutrumpinant. laikas tarp užsienio atotrūkio. Ateityje ne tik padarysime proveržį pagrindinių technologijų srityje, bet ir pasieksime industrializaciją bei visiškai lokalizuosime ir industrializuosime aukščiausios klasės lazerinio siurbimo šaltinio lustus ir įrenginius.

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami pasikalbėkite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.