Puslaidininkinių lazerių technologijų kūrimas

Puslaidininkiniai lazeriaipaprastai žinomi kaip lazeriniai diodai. Jie vadinami puslaidininkiniais lazeriais, nes kaip darbinė medžiaga naudoja puslaidininkines medžiagas. Puslaidininkiniai lazeriai sudaryti iš pluoštu sujungtų puslaidininkinių lazerinių modulių, pluoštą sujungiančių įrenginių, lazerio energijos perdavimo optinių kabelių, maitinimo sistemų, valdymo sistemų ir mechaninių konstrukcijų. Lazerio išvestis pasiekiama valdant ir stebint maitinimo sistemą ir valdymo sistemą.

1. Puslaidininkinių lazerių įvadas
Puslaidininkiniai lazeriai paprastai žinomi kaip lazeriniai diodai. Jie vadinami puslaidininkiniais lazeriais, nes kaip darbinė medžiaga naudoja puslaidininkines medžiagas. Puslaidininkiniai lazeriai sudaryti iš pluoštu sujungtų puslaidininkinių lazerinių modulių, pluoštą sujungiančių įrenginių, lazerio energijos perdavimo optinių kabelių, maitinimo sistemų, valdymo sistemų ir mechaninių konstrukcijų. Lazerio išvestis pasiekiama valdant ir stebint maitinimo sistemą ir valdymo sistemą. Puslaidininkiniams lazeriams dažniausiai naudojamos darbinės medžiagos: galio arsenidas (GaAs), kadmio sulfidas (CdS), indžio fosfidas (InP), cinko sulfidas (ZnS) ir kt. Yra trys pagrindiniai sužadinimo būdai pagal skirtingas darbo medžiagas: elektrinis įpurškimas, siurblys. tipo ir didelės energijos elektronų pluošto sužadinimas.

(1). Elektrinis įpurškimas yra puslaidininkinis lazeris
Paprastai puslaidininkinių jungties diodų gamybai naudojamos darbinės medžiagos, tokios kaip GaAS, CdS, InP ir ZnS. Kai gaunamas elektrinis įpurškimas, darbinė medžiaga sužadinama išilgai įpuršktos srovės į priekį, todėl mazgo plokštumos srityje susidaro stimuliuojama emisija.

(2). Punp lazeris
Paprastai kaip darbinė medžiaga naudojamas germanio monokristalas (P tipo puslaidininkinis monokristalas) su skylutėmis kaip nešikliais arba germanio monokristalas su elektronais kaip nešikliais (N tipo puslaidininkinis monokristalas), legiruotas kristale esančiomis akceptoriaus priemaišomis. , ir naudoti kitų lazerių skleidžiamus lazerius kaip siurblio sužadinimą, kad būtų pasiekta populiacijos inversija.

(3). Didelės energijos elektronų pluošto sužadintas puslaidininkinis lazeris
Paprastai darbo medžiagų pasirinkimas yra panašus į siurblių lazerių, taip pat naudojami puslaidininkiniai germanio monokristalai. Tačiau verta paminėti, kad renkantis P tipo puslaidininkinius pavienius kristalus, didelės energijos elektronų pluošto sužadinimo puslaidininkiniai lazeriai daugiausia naudoja PbS. Daugiausia CbS ir ZnO.

Yra daug puslaidininkinių lazerių tipų ir yra daug klasifikavimo metodų, pagrįstų jų lusto parametrais ir pakavimo metodais. Tarp jų pagrindiniai pluoštinių puslaidininkinių lazerių klasifikavimo metodai yra šie:

2. Puslaidininkinių lazerių technologijos kūrimas
Nuo 1962 m., kai buvo išrastas pirmasis pasaulyje puslaidininkinis lazeris, puslaidininkiniai lazeriai patyrė didžiulių pokyčių ir labai paskatino kitų mokslo ir technologijų plėtrą.

Pastaraisiais metais sparčiai vystėsi informacinių technologijų srityje naudojami mažos galios puslaidininkiniai lazeriai. Pavyzdžiui, DFB ir dinaminiai vienmodžiai lazeriniai diodai, naudojami optinio pluošto ryšiams, taip pat matomos šviesos bangos ilgio lazeriniai diodai, plačiai naudojami optinio disko apdorojime, ir net itin trumpų impulsų lazeriniai diodai padarė didelę naujovišką pažangą.

Patys mažos galios lazeriniai diodai taip pat pasižymi didelės integracijos, didelio greičio ir derinimo charakteristikomis. Taip pat spartėja didelio masto didelės galios puslaidininkinių lazerių kūrimas.

Devintajame dešimtmetyje nepriklausomų lazerinių diodų išėjimo galia buvo didesnė nei 100 mW, o konversijos efektyvumas siekė 39%. Dešimtajame dešimtmetyje amerikiečiai vėl pakėlė rodiklį į naują lygį ir pasiekė 45% konversijos efektyvumą. Kalbant apie išėjimo galią, ji taip pat pasikeitė iš W į KW lygį.

Šiuo metu, remiant mokslinių tyrimų ir plėtros projektus įvairiose šalyse, lazerinės technologijos, tokios kaip lusto struktūra, epitaksinis augimas ir puslaidininkinių lazerių įrenginių pakavimas, padarė didelę pažangą, o vienetinių prietaisų veikimas taip pat pasiekė didelių laimėjimų: elektro- optinio konvertavimo efektyvumas pasiekė daugiau nei 70%, o tai yra labai žema. Spindulio nukrypimo kampas, vieno strypo nuolatinė išėjimo galia viršija kilovatus, o naudojant anglies nano (CN) šilumos šalintuvą, lazerio aušinimo efektyvumas gali padidėti 30%, palyginti su tradicine puslaidininkinių strypų montavimo technologija. Vieno 100 μm pločio vamzdžio išėjimo galia siekia 24,6 W, o didelės galios nepertraukiamo veikimo trukmė siekia dešimtis tūkstančių valandų.

Didelio efektyvumo ir didelės galios puslaidininkiniai lazeriai taip pat greitai išsivystė į visiškai sukietėjusius lazerius, suteikdami LDP kietojo kūno lazeriams naujų plėtros galimybių ir perspektyvų.

3. Puslaidininkinių lazerių rinkos dydis
Puslaidininkiniai lazeriai turi mažo dydžio, lengvo svorio, ilgaamžiškumo, didelio veikimo patikimumo, mažo energijos suvartojimo, didelio elektrooptinio konversijos efektyvumo, lengvos masinės gamybos ir mažos kainos privalumus. Jie plačiai naudojami CD lazeriniuose įrašų grotuvuose, optinio pluošto ryšiuose, optinėse atmintinėse ir lazeriuose. Plačiai buvo naudojami spausdintuvai ir kt., apimantys visą optoelektronikos sritį.

Nuolat tobulėjant ir tobulėjant technologijoms, puslaidininkiniai lazeriai vystosi trumpesnio spinduliavimo bangos ilgio, didesnės emisijos galios, itin mažo dydžio ir ilgo tarnavimo kryptimi, kad atitiktų įvairių pritaikymų poreikius, o gaminių tipai tampa vis turtingesni. Jis taip pat buvo plačiai naudojamas lazeriniam apdorojimui, 3D spausdinimui, lazeriniam radarui, lazerio nuotolio nustatymui, medicinos ir gyvosios gamtos mokslams ir kt. Be to, didelės galios tiesioginiai puslaidininkiniai lazeriai plačiai naudojami pjovimo ir suvirinimo srityse, juos sujungiant į optinius pluoštus, kad būtų galima perduoti. .

Kontaktinė informacija:

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