Rozwój technologii laserów półprzewodnikowych

Lasery półprzewodnikowesą powszechnie znane jako diody laserowe. Nazywa się je laserami półprzewodnikowymi, ponieważ jako substancję roboczą wykorzystują materiały półprzewodnikowe. Lasery półprzewodnikowe składają się z modułów laserów półprzewodnikowych sprzężonych włóknem, urządzeń łączących wiązki, kabli optycznych do transmisji energii lasera, systemów zasilania, systemów sterowania i konstrukcji mechanicznych. Moc lasera osiągana jest przy sterowaniu i monitorowaniu układu zasilania i układu sterowania.

1. Wprowadzenie do laserów półprzewodnikowych
Lasery półprzewodnikowe są powszechnie znane jako diody laserowe. Nazywa się je laserami półprzewodnikowymi, ponieważ jako substancję roboczą wykorzystują materiały półprzewodnikowe. Lasery półprzewodnikowe składają się z modułów laserów półprzewodnikowych sprzężonych włóknem, urządzeń łączących wiązki, kabli optycznych do transmisji energii lasera, systemów zasilania, systemów sterowania i konstrukcji mechanicznych. Moc lasera osiągana jest przy sterowaniu i monitorowaniu układu zasilania i układu sterowania. Powszechnie stosowane materiały robocze w laserach półprzewodnikowych obejmują arsenek galu (GaAs), siarczek kadmu (CdS), fosforek indu (InP), siarczek cynku (ZnS) itp. Istnieją trzy główne metody wzbudzania w zależności od różnych materiałów roboczych: wtrysk elektryczny, pompa rodzaj i wzbudzenie wiązką elektronów o wysokiej energii.

（1）. Wtrysk elektryczny to laser półprzewodnikowy
Ogólnie rzecz biorąc, materiały robocze, takie jak GaAS, CdS, InP i ZnS, są używane jako główne materiały do ​​wytwarzania półprzewodnikowych diod złączowych. Po otrzymaniu wtrysku elektrycznego materiał roboczy jest wzbudzany wzdłuż wstrzykiwanego prądu polaryzacji w kierunku przewodzenia, tak że w obszarze płaszczyzny węzła wytwarzana jest emisja wymuszona.

（2）. Laser Punpa
Generalnie jako materiał roboczy stosuje się monokryształ germanu (monokryształ półprzewodnika typu P) z dziurami jako nośnikami lub monokryształ germanu z elektronami jako nośnikami (monokryształ półprzewodnika typu N) domieszkowany w krysztale domieszkami akceptorowymi. i wykorzystują lasery emitowane przez inne lasery jako wzbudzenia pompy w celu osiągnięcia inwersji obsadzeń.

（3）. Laser półprzewodnikowy wzbudzany wiązką elektronów o wysokiej energii
Generalnie dobór materiałów roboczych jest podobny jak w przypadku laserów pompowych, stosuje się także półprzewodnikowe monokryształy germanu. Warto jednak zauważyć, że przy wyborze monokryształów półprzewodników typu P, wysokoenergetyczne lasery półprzewodnikowe wzbudzane wiązką elektronów wykorzystują głównie PbS. Głównie CbS i ZnO.

Istnieje wiele rodzajów laserów półprzewodnikowych i istnieje wiele metod klasyfikacji w oparciu o parametry ich chipów i sposoby pakowania. Wśród nich główne metody klasyfikacji laserów półprzewodnikowych na wyjściu światłowodowym są następujące:

2. Rozwój technologii laserów półprzewodnikowych
Od czasu wynalezienia pierwszego na świecie lasera półprzewodnikowego w 1962 roku, lasery półprzewodnikowe przeszły ogromne zmiany i znacznie przyczyniły się do rozwoju innej nauki i technologii.

W ostatnich latach nastąpił szybki rozwój laserów półprzewodnikowych małej mocy stosowanych w dziedzinie technologii informatycznych. Na przykład DFB i dynamiczne diody laserowe jednomodowe stosowane w komunikacji światłowodowej, a także diody laserowe o długości fali światła widzialnego szeroko stosowane w przetwarzaniu dysków optycznych, a nawet diody laserowe o ultrakrótkich impulsach poczyniły znaczny postęp innowacyjny.

Same diody laserowe małej mocy również charakteryzują się wysoką integracją, dużą szybkością i przestrajalnością. Przyspiesza także rozwój wielkoskalowych laserów półprzewodnikowych dużej mocy.

W latach 80-tych moc wyjściowa niezależnych diod laserowych przekraczała 100 mW i osiągała sprawność konwersji na poziomie 39%. W latach 90. Amerykanie po raz kolejny podnieśli wskaźnik na nowy poziom, osiągając efektywność konwersji na poziomie 45%. Jeśli chodzi o moc wyjściową, zmieniła się ona również z poziomu W na KW.

Obecnie, przy wsparciu projektów badawczo-rozwojowych w różnych krajach, technologie laserowe, takie jak struktura chipów, wzrost epitaksjalny i pakowanie urządzeń laserów półprzewodnikowych, poczyniły ogromne postępy, a wydajność urządzeń jednostkowych również osiągnęła znaczący przełom: elektro- wydajność konwersji optycznej osiągnęła ponad 70%, co jest bardzo niskim poziomem. Kąt rozbieżności wiązki, ciągła moc wyjściowa pojedynczego pręta przekracza kilowaty, a zastosowanie radiatora z nano węgla (CN) może zwiększyć wydajność chłodzenia lasera o 30% w porównaniu z tradycyjną technologią montażu prętów półprzewodnikowych. Moc wyjściowa pojedynczej lampy o szerokości 100 μm sięga 24,6 W, a ciągła żywotność dużej mocy sięga kilkudziesięciu tysięcy godzin.

Wysokowydajne i dużej mocy lasery półprzewodnikowe również szybko rozwinęły się w lasery w pełni zestalone, co dało laserom na ciele stałym LDP nowe możliwości i perspektywy rozwoju.

3. Wielkość rynku laserów półprzewodnikowych
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. Są szeroko stosowane w odtwarzaczach laserowych CD, komunikacji światłowodowej, pamięciach optycznych i laserach. Drukarki itp. znalazły 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 sprostać potrzebom różnych zastosowań, a rodzaje produktów stają się coraz bogatsze. Jest również szeroko stosowany w przetwarzaniu laserowym, drukowaniu 3D, radarze laserowym, odległości laserowej, naukach medycznych i przyrodniczych itp. Ponadto bezpośrednie lasery półprzewodnikowe o dużej mocy są szeroko stosowane w polach cięcia i spawania poprzez łączenie ze światłowodami w celu transmisji .

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.