Šta kažete na poluvodički laser velike snage NIR lasera?

Velike snageSemiconductor Lasersse široko koriste u inteligentnoj proizvodnji, laserskoj komunikaciji, laserskom senzoru, medicinskoj ljepoti, itd. Od svog rođenja, postigli su veliki napredak u teoriji, praksi i primjeni, čineći većinu ukupnog tržišta lasera. Među njima su poluvodički laseri velike snage u bliskom infracrvenom opsegu najbolji.

Bliski infracrveni poluprovodnički laserski čipovi velike snage Poluprovodnički laserski čipovi velike snage su osnovni izvori svetlosti savremenih visokoenergetskih lasera predstavljenih optičkim vlaknima, poluprovodničkim i direktnim laserima. Snaga, svjetlina i pouzdanost laserskog čipa su ključni pokazatelji koji direktno utiču na performanse i cijenu laserskog sistema.

Glavna struktura poluvodičkog laserskog čipa uključuje epitaksijalni sloj koji emituje svjetlost koji daje medij za pojačavanje lasera, elektrodu koja ubrizgava nosače u epitaksijalni sloj koji emituje svjetlost i površinu šupljine cijepanja koja formira rezonantnu šupljinu. Proces razvoja čipa uključuje korake dizajna epitaksijalne strukture i rasta materijala, dizajna i procesa pripreme strukture čipa, tretmana pasivizacije cijepanja površine šupljine i optičkog premaza, test pakiranja čipa, pouzdanost vijeka trajanja čipa i analizu performansi, među kojima su direktno ključni pokazatelji uticaj Tri ključne tehnologije su epitaksijalni dizajn strukture i rast materijala, dizajn strukture čipa i proces pripreme, cijepanje površine šupljine i obrada pasivacije.
(1) Dizajn epitaksijalne strukture i rast materijala Dizajn epitaksijalne strukture i rast materijala uključuju pojačanje i pumpanje lasera, što direktno utiče na elektrooptičku efikasnost čipa. Glavni faktori su gubitak napona heterospojnice i masivnog materijala, gubitak napona iz nosioca i gubitak apsorpcije svjetlosti. Prema analizi energetskog pojasa poluvodičkih materijala, napon heterospojnice uglavnom dolazi iz interfejsa između zatvorenog sloja, supstrata i talasovodnog sloja, a napon heterospojnice čipa se efektivno smanjuje kroz gradijent interfejsa i optimizaciju visokog dopinga. Otpornost na rasuti materijal može se postići podešavanjem sastava materijala kako bi se povećala mobilnost nosača i povećanje koncentracije dopinga. Smanjenje gubitka zbog curenja nosioca zahtijeva dovoljnu barijeru za zadržavanje nosioca, posebno elektronsku barijeru p-ravni. Stoga, smanjenje otpornosti rasutog materijala i poboljšanje konfiniranja nosača treba sveobuhvatno razmotriti kako bi se optimizirao sastav materijala. Gubitak optičke apsorpcije obično se može postići projektovanjem asimetrične ultra-velike strukture talasovoda sa optičkom šupljinom. Kada ukupna debljina talasovodnog sloja ostane nepromenjena, debljina p-ravninskog talasovodnog sloja se smanjuje, a debljina n-ravninskog talasovodnog sloja se povećava, tako da je glavni deo optičkog polja raspoređen u niskom apsorbujućem sloju. n-ravnini niskog otpora, smanjuju preklapanje optičkog polja i p-ravnine visoke apsorpcije, smanjuju napon masivnog materijala i smanjuju gubitak apsorpcije svjetlosti. Istovremeno, u kombinaciji s postupnim dizajnom distribucije dopinga, ostvaruje se istovremena optimizacija gubitka napona rasutog materijala i gubitka apsorpcije svjetlosti. Laserski čipovi u opsegu od 900 nm obično koriste InGaAs kvantne bušotine kao materijal za pojačanje i AlInGaAs kvantne bušotine sa visokim naprezanjem za povećanje pojačanja, ali AlInGaAs kvantne bušotine kao kvaternarni materijal imaju strože zahtjeve za kontrolu rasta materijala. Neophodno je optimizirati omjer atmosfere i brzinu rasta temperature kako bi se povećala energija nukleacije defekta tijela kvantnih bušotina, čime se smanjila gustina defekata kvantnih bušotina i povećala kvalitetna i visokodeformirana kvantna bušotina.
(2) Kada dizajn strukture čipa i proces izrade rade u režimu velike snage, intenzitet bočnog moda visokog reda se povećava, što rezultira naglim povećanjem ugla divergencije i smanjenjem svjetline. Apsorpcija i rasipanje na ivici talasovoda se općenito koriste u literaturnim izvještajima za smanjenje intenziteta modova visokog reda, ali to će također uzrokovati dodatni gubitak apsorpcije u modovima nižeg reda i smanjiti ukupnu optičku snagu. Osim toga, kada se radi na velikoj snazi, intenzitet optičkog polja čipa je neravnomjerno raspoređen u uzdužnom smjeru, dok je koncentracija nosioca generirana trenutnim ubrizgavanjem čipa konvencionalne strukture jednolika u uzdužnom smjeru, pa je intenzitet optičkog polja i distribucija koncentracije nosioca ne može se podudarati, to će proizvesti efekat gorenja vertikalne rupe u prostoru, što će rezultirati zasićenjem snage. Jedan od načina za rješavanje ovog problema je prilagođavanje strukture uređaja distribucije ubrizgavanja nosača.
(3) Cepanje površine šupljine i tretman pasivacije Glavni način kvara poluvodičkih laserskih čipova velike snage je oštećenje površine šupljine optičkom katastrofom (COMD). COMD dolazi od apsorpcije svjetlosti površine šupljine za cijepanje i okolnog područja kada čip radi velikom snagom. Površinska apsorpcija svjetlosti uzrokovana je cijepanjem površinskih visećih veza, površinskom oksidacijom i površinskom kontaminacijom, dok se konvencionalno površinsko cijepanje šupljine vrši u atmosferi ili okruženju niskog vakuuma, i ovaj problem se ne može izbjeći. Apsorpcija svjetlosti u području blizu površine cijepanja dolazi od međupojasne apsorpcije. Kada čip radi na velikoj snazi, temperatura ovog područja se povećava, što rezultira smanjenjem pojasnog razmaka materijala i povećanjem međupojasne apsorpcije. Najefikasniji način za smanjenje ove vrste apsorpcije je formiranje prozorske strukture sa širokim pojasom (niska apsorpcija). Kroz razvoj dizajna epitaksijalne strukture i rasta materijala, dizajna i procesa pripreme strukture čipa, cijepanja površine šupljine i obrade pasivacije, Suzhou Everbright Huaxin Optoelectronics Technology Co., Ltd. (u daljnjem tekstu "Everbright Huaxin") je lansirao 28 W poluprovodnički laserski čip. Povećanje snage čipa uglavnom dolazi od optimiziranog dizajna epitaksijalne strukture čipa i poboljšanja specijalne tehnologije obrade površine šupljine. Na izlaznu snagu poluvodičkih lasera uglavnom utiču faktori kao što su prag lasera, nagib i savijanje snage velike struje. Obično smanjenjem koncentracije dopinga pn spoja postiže se smanjenje praga i povećanje nagiba, a preniska koncentracija dopinga će dovesti do povećanja otpora pn spoja i povećanja napona čipa. Kako bi riješio problem optimizacije ravnoteže između nagiba praga i napona, Changguang Huaxin je optimizirao debljinu valovodnog sloja asimetrične velike strukture optičke šupljine i pažljivo dizajnirao raspodjelu koncentracije dopinga u različitim područjima pn spoja, tako da kako bi se smanjio prag i poboljšala efikasnost nagiba. Efekat održavanja napona u osnovi konstantnim. Savijanje velike struje je uglavnom zbog smanjenja unutrašnje kvantne efikasnosti kada se ubrizgava velika struja. Everbright je optimizovao strukturu energetskog pojasa materijala u blizini područja pojačanja laserske strukture, poboljšao sposobnost zatvaranja elektrona ubrizganih pn spojem i efikasno poboljšao kvantnu efikasnost tokom ubrizgavanja velike struje. Dok optimizira snagu laserskog čipa, Everbright nastavlja poboljšavati kvalitetu materijala posebnog procesa obrade površine šupljine kako bi smanjio omjer defekata, poboljšao sposobnost površine šupljine da se odupre oštećenju optičke katastrofe i osigurao da 28 W Laserski čip velike snage ispunjava zahtjeve industrijskog tržišta za vijek trajanja lasera. zahtjevi.

Kao praktičan alat, bliski infracrveni poluprovodnički svjetlosni modul velike snage laser s vlaknima brzo se razvio posljednjih godina zbog svojih jedinstvenih prednosti i igra važnu ulogu u poljima industrijske proizvodnje, obrade i naučnih istraživanja. Kao osnovni uređaj uzvodno od fiber lasera, razvoj izvora pumpanja također prati, pa čak i promovira razvoj i napredak cjelokupne tehnologije fiber lasera.
(1) Industrijski laserski laserski izvor za pumpanje Posljednjih godina tržište industrijskih laserskih vlakana brzo se razvilo i ima snažan zamah. Fiber laseri su preuzeli vodeću ulogu na tržištu industrijske laserske obrade sa svojom jedinstvenom tehnologijom i prednostima primjene. Što se tiče tržišta industrijskih laserskih vlakana, tehnologija optičkih lasera male do srednje snage je sazrela i stabilizirala se, te je u potpunosti ušla u fazu troškovne konkurencije.

2) Fiber laser pumping izvor za naučna istraživanja. Fiber laseri za naučna istraživanja općenito imaju veće zahtjeve za svjetlinom ili se koriste u nekim posebnim scenarijima primjene. Ovi zahtjevi se protežu na izvor pumpe. Općenito, izvor pumpe mora imati veliku svjetlinu i malu veličinu. , lagana, zaključavanje talasne dužine i druge karakteristike. Mala zapremina zahteva kompaktan dizajn pakovanja za izvor za pumpanje, a mala težina zahteva neophodan tretman smanjenja težine izvora za pumpanje i upotrebu novih metalnih materijala male gustine za obradu omotača cevi na osnovu obezbeđivanja efikasnosti provođenja toplote.

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 posto). Na primjer, u 2019, Everbright je lansirao 1 kW, 220 μm/NA0.22 poluprovodnički laser (sa izlaznom svjetlinom od 21MW cm-2 Sr -1), koji se široko koristi u zavarivanju tankih ploča; iste godine lansirao je direktni poluprovodnički laser snage 4 kW, 600 μm /NA0.22 (izlazna svjetlina 11 MW cm-2 Sr-1) koji se široko koristi u površinskim oblogama. Međutim, zbog velikog promjera jezgre izlaznog vlakna i niske svjetline, ovaj tip lasera se ne može koristiti za rezanje metalnih materijala i naučno istraživačke aplikacije koje zahtijevaju visoku svjetlinu. Slika 8 prikazuje rezultate simulacije višestrukih jednocevnih čipova koji prostorno kombinuju spajanje vlakana. Maksimalan broj jednocevnih čipova za 100 μm/NA0,22 vlakna je 12, tako da je izlazna snaga samo 12 puta veća od jednog jednocevnog čipa.

Bliski infracrveni poluprovodnički laseri velike snage mogu se koristiti kao izvori pumpanja i uređaji za jezgro za lasere sa čvrstim stanjem i vlaknima, a također se mogu direktno koristiti u industrijskim i naučnim istraživanjima kroz različite tehnologije kombinovanja zraka, zauzimajući veliko tržište lasera industrija. Jednocijevni čip je jedinični uređaj poluvodičkog laserskog izvora pumpe velike snage. Njegove sveobuhvatne karakteristike određuju izlaznu optičku snagu, efikasnost konverzije i zapreminu konačnog modula izvora pumpe. Stoga je postao fokus našeg istraživanja i razvoja i istraživanja. Uz dubinsko teorijsko istraživanje istraživačkog tima, napredak tehnologije rasta materijala i razvoj tehnologije pakiranja, JTBYShield je uvelike poboljšao izlaznu snagu, vijek trajanja, pouzdanost i praksu primjene poluvodičkih lasera velike snage, uvelike skraćujući vrijeme između stranog jaza. U budućnosti, ne samo da ćemo napraviti proboj u ključnim tehnologijama, već ćemo postići industrijalizaciju i ostvariti potpunu lokalizaciju i industrijalizaciju vrhunskih čipova i uređaja za lasersko pumpanje izvora.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.