Rozwój technologii i obszary zastosowań laserów półprzewodnikowych

1. Wprowadzenie doLasery półprzewodnikowe
Lasery półprzewodnikowe są powszechnie znane jako diody laserowe, ponieważ jako materiał roboczy wykorzystują materiały półprzewodnikowe, dlatego nazywane są laserami półprzewodnikowymi. Laser półprzewodnikowy składa się z modułu lasera półprzewodnikowego sprzężonego włóknem, urządzenia łączącego wiązkę, kabla do transmisji energii lasera, układu zasilania, układu sterowania i konstrukcji mechanicznej itp. I realizuje moc lasera pod napędem i monitorowaniem układu zasilania i układu sterowania. Powszechnie stosowane substancje robocze laserów półprzewodnikowych obejmują głównie arsenek galu (GaAs), siarczek kadmu (CdS), fosforek indu (InP), siarczek cynku (ZnS) itp. W zależności od różnych substancji roboczych istnieją trzy główne metody wzbudzania: elektryczne wtrysk, pompa i wzbudzenie wiązką elektronów o wysokiej energii.

(1) Lasery półprzewodnikowe z wtryskiem elektrycznym zazwyczaj wykorzystują GaAS, CdS, InP, ZnS i inne substancje robocze jako główne materiały do ​​produkcji półprzewodnikowych diod złącza powierzchniowego. Po otrzymaniu wtrysku elektrycznego prąd wtryskiwany wzdłuż polaryzacji przewodzenia wynosi. Substancja robocza jest wzbudzana w celu wytworzenia emisji wymuszonej w obszarze płaszczyzny węzłowej.
(2) Lasery typu Punp, zazwyczaj składające się z monokryształów germanu z dziurami jako nośnikami (monokryształy półprzewodników typu P) lub z monokryształów germanu z elektronami jako nośnikami (półprzewodniki typu N) domieszkowanych zanieczyszczeniami akceptorowymi w krysztale. Półprzewodnikowy monokryształ) jest używany jako materiał roboczy, a laser emitowany przez inne lasery służy do wzbudzania pompy w celu realizacji inwersji obsadzeń.
(3) Wysokoenergetyczne lasery półprzewodnikowe wzbudzane wiązką elektronów są zasadniczo podobne do laserów pompowych pod względem doboru materiałów roboczych; stosowane są również półprzewodnikowe monokryształy germanu. Warto jednak zaznaczyć, że przy doborze monokryształów półprzewodników typu P wykorzystuje się wysokoenergetyczne wiązki elektronów. Wzbudzone lasery półprzewodnikowe oparte są głównie na PbS. Głównymi są CbS i ZnO.

2. Wielkość rynku laserów diodowych

Lasery półprzewodnikowe mają zalety małych rozmiarów, lekkości, długiej żywotności, wysokiej niezawodności operacyjnej, niskiego zużycia energii, wysokiej wydajności konwersji elektrooptycznej, łatwej produkcji masowej i niskiej ceny. Drukarki itp. mają szerokie zastosowanie, obejmując całą dziedzinę optoelektroniki.

Wraz z ciągłym rozwojem i przełomem technologii, lasery półprzewodnikowe rozwijają się w kierunku krótszej długości fali emisji, wyższej mocy emisji, bardzo małych rozmiarów i długiej żywotności, aby zaspokoić potrzeby różnych zastosowań, a kategorie produktów stają się coraz bardziej coraz bardziej obfite. Jest również szeroko stosowany w przetwarzaniu laserowym, druku 3D, radarach laserowych, pomiarach laserowych, wojsku, medycynie i naukach przyrodniczych. Ponadto, poprzez sprzężenie ze światłowodem w celu transmisji, bezpośrednie lasery półprzewodnikowe o dużej mocy są szeroko stosowane w dziedzinie cięcia i spawania.

3. Zastosowanie laserów półprzewodnikowych w optoelektronice
(1) Komunikacja światłowodowa. Laser półprzewodnikowy jest jedynym praktycznym źródłem światła dla systemu komunikacji światłowodowej, a komunikacja światłowodowa stała się głównym nurtem współczesnej technologii komunikacyjnej.
(2) Dostęp do płyty CD. Do przechowywania dysków optycznych zastosowano lasery półprzewodnikowe, których największą zaletą jest to, że ilość przechowywanych informacji dźwiękowych, tekstowych i obrazowych jest bardzo duża. Zastosowanie niebieskich i zielonych laserów może znacznie poprawić gęstość przechowywania dysków optycznych.
(3) Analiza widmowa. Przestrajalne lasery półprzewodnikowe dalekiej podczerwieni znajdują zastosowanie w analizie gazów środowiskowych, monitorowaniu zanieczyszczeń powietrza, spalin pojazdów itp. Można je stosować w przemyśle do monitorowania procesu osadzania się gazów.
(4) Optyczne przetwarzanie informacji. Lasery półprzewodnikowe znalazły zastosowanie w optycznych systemach informacyjnych. Dwuwymiarowe układy laserów półprzewodnikowych emitujących powierzchnię są idealnymi źródłami światła dla optycznych systemów przetwarzania równoległego, które znajdą zastosowanie w komputerach i optycznych sieciach neuronowych. 5) Mikrofabrykacja laserowa. Za pomocą ultrakrótkich impulsów świetlnych o wysokiej energii, generowanych przez lasery półprzewodnikowe z przełączaniem Q, można ciąć i wiercić układy scalone.
(5) Alarm laserowy. Powszechnie stosowane są alarmy laserowe półprzewodnikowe, w tym alarmy antywłamaniowe, alarmy poziomu wody i alarmy odległości pojazdu.
(6) Drukarki laserowe. Lasery półprzewodnikowe dużej mocy są już stosowane w drukarkach laserowych. Zastosowanie niebieskich i zielonych laserów może znacznie poprawić prędkość i rozdzielczość drukowania.
(7) Laserowy skaner kodów kreskowych. Półprzewodnikowe laserowe skanery kodów kreskowych są szeroko stosowane w sprzedaży towarów oraz zarządzaniu książkami i plikami.
(8) Telewizor laserowy o wysokiej rozdzielczości. W niedalekiej przyszłości na rynek mogą zostać wprowadzone półprzewodnikowe telewizory laserowe bez lamp elektronopromieniowych. Wykorzystuje czerwone, niebieskie i zielone lasery, a jego zużycie energii szacuje się na 20 procent niższe niż w przypadku istniejących telewizorów.

4. Jaka jest przyszłość laserów półprzewodnikowych?

Obecnie największe zastosowanie laserów półprzewodnikowych stanowi źródło pomp dla laserów światłowodowych i laserów na ciele stałym. Gdy jako źródło pompujące lasera światłowodowego stosuje się laser półprzewodnikowy, strukturę układu pompowego można zasadniczo uprościć poprzez zwiększenie mocy jednostkowej i zwiększyć poziom mocy pompy. Ponieważ lasery światłowodowe i lasery na ciele stałym mają coraz większe wymagania dotyczące mocy wyjściowej, wyższe wymagania stawiane są również mocy źródeł pomp półprzewodnikowych.

Ze względu na ograniczoną jakość wiązki, tradycyjne lasery półprzewodnikowe nie nadają się bezpośrednio do cięcia metalu. W ostatnich latach, wraz z udoskonaleniem technologii sprzęgania półprzewodników i stopniowym dojrzewaniem nowej technologii łączenia wiązek, niektóre lasery półprzewodnikowe o mocy światłowodu powyżej kilowatów mogą również spełniać wymagania dotyczące jakości wiązki tnącej. Ponadto, ze względu na różnorodność długości fal laserów półprzewodnikowych, długość fali laserów półprzewodnikowych o krótkich falach jest bardzo zbliżona do maksimum absorpcji długości fali aluminium. Dlatego w przemyśle samochodowym lasery półprzewodnikowe dużej mocy doskonale nadają się do spawania aluminiowych nadwozi samochodowych. Obecnie w procesie produkcyjnym przemysłu samochodowego szeroko stosowane są lasery półprzewodnikowe o mocy wyjściowej lasera od 2 kW do 6 kW.

W dziedzinie bezpośredniej obróbki materiałów jakość wiązki laserów półprzewodnikowych jest trudna do przewyższenia jakości laserów światłowodowych. Jednakże w przypadku spawania i cięcia cienkich blach bardzo odpowiednie są lasery półprzewodnikowe. Rozwój laserów półprzewodnikowych dużej mocy umożliwił wiele ważnych zastosowań. Lasery te zastąpiły wiele tradycyjnych technologii i przyniosły nam wiele nowych produktów.

Ogólnie rzecz biorąc, w związku z ciągłym rozwojem technologii, obszary zastosowań laserów półprzewodnikowych stale się zmieniają i zmiany te nadal zachodzą. Ogólnie rzecz biorąc, lasery półprzewodnikowe rozwijają się w kierunku krótszych długości fal emisji i wyższych mocy emisji, aby sprostać bieżącym wymaganiom rynku.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakiś pomysł, nie wahaj się z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.