טכנולוגיות מפתח של לייזרים מוליכים למחצה בהספק גבוה

עם השיפור המתמיד של דרישות יישום הלייזר, גם הדרישות ללייזרים מוליכים למחצה הולכות וגדלות, אשר באות לידי ביטוי בעיקר בהיבטים הבאים:

שפר את הספק הפלט, פתח מערכים דו-מימדיים או תלת-מימדיים בעלי הספק גבוה כדי לענות על דרישת ההספק בעיבוד תעשייתי ובתחומים אחרים; לשפר את יעילות ההמרה האלקטרו-אופטית, להשיג מזעור ויעילות גבוהה של מערכות לייזר, להפחית את לחץ פיזור החום ולהפחית עלויות; לשפר את איכות הקרן; לשפר את האמינות, כלומר, ניתן להשתמש בו בחופשיות בשיא הספק גבוה ובסביבות קשות במיוחד, כגון שימוש ברכבי חלל בסביבות עם קרינה גדולה והפרשי טמפרטורה גדולים.

טכנולוגיות מפתח של לייזרים מוליכים למחצה בהספק גבוה

אופטימיזציה של עיצוב מבני

הפיתוח של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה קשור קשר הדוק למחקר ותכנון של מבני אפיטקסיה ושבבים. עיצוב מבני הוא הבסיס של מכשירי לייזר מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה. שלושת העקרונות הבסיסיים של לייזרים מוליכים למחצה הם: הזרקה וכליאה חשמלית, המרה אלקטרו-אופטית, כליאה ופלט אופטי, בהתאמה לתכנון של הזרקה חשמלית, עיצוב בארות קוונטיות ותכנון שדה אופטי של מבני מוליך גל. המחקר המבני והשיפור של לייזרים מוליכים למחצה מבוססים על אופטימיזציה מתמשכת של שלושת ההיבטים הללו, פיתוח מבני מוליך גל רחב אסימטריים, אופטימיזציה של בארות קוונטיות, חוטים קוונטיים, נקודות קוונטיות ומבני גביש פוטוניים, מה שמקדם את השיפור המתמיד של רמת טכנולוגיית הלייזר. הספק המוצא ויעילות ההמרה האלקטרו-אופטית הולכים וגדלים, איכות האלומה הולכת ומשתפרת, והאמינות הולכת וגדלה.

טכנולוגיית גידול חומרים אפיטקסיאלית איכותית

טכנולוגיית גידול חומר אפיטקסיאלי בלייזר מוליכים למחצה היא הליבה של פיתוח לייזר מוליכים למחצה. תהליך צמיחת חומר אפיטקסיאלי באיכות גבוהה, צפיפות פגמים משטח נמוכה במיוחד וצפיפות פגמים פנימית הם התנאים המוקדמים והערבות להשגת תפוקת שיא הספק גבוהה. בנוסף, לזיהומים תפקיד חשוב גם בחומרים מוליכים למחצה. ניתן לומר שאין לייזר באר קוונטים בעל ביצועים גבוהים ללא תהליך סימום אפיטקסיה מדוייק של מוליכים למחצה. בעיקר באמצעות אופטימיזציה של עקומת הסימום, החפיפה בין השדה האופטי לאזור המסומם בכבדות מצטמצמת, ובכך מפחיתה את אובדן הספיגה של נשאים חופשיים ומשפרת את יעילות ההמרה של המכשיר.

טכנולוגיית טיפול משטח חלל

היישום של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה דורש בדרך כלל כוח פלט לייזר גבוה ואמינות טובה. צוואר הבקבוק העיקרי המגביל את הספק המוצא של לייזרים מוליכים למחצה הוא נזק הקטסטרופה האופטי (COMD) הנגרם כתוצאה מהשפלה של פני החלל תחת צפיפות הספק גבוהה.

בשטח החלל של לייזרים מוליכים למחצה, יש מספר רב של פגמים הנובעים מחשוף, חמצון וסיבות אחרות, ופגמים אלו הופכים למרכזי קליטת אור ולמרכזי רקומבינציה לא קרינה. החום הנוצר מקליטת האור מעלה את טמפרטורת פני החלל, והעלייה בטמפרטורה גורמת לירידה בפער הרצועה, ולכן נוצר שיפוע פוטנציאלי בין שטח פני החלל לאזור הפנימי של הלייזר, המנחה את הזרקת נשאים לתוך שטח הפנים של החלל, וזה יותר חשוב הנקודה העיקרית היא שקליטת האור הבין-פסית מוגברת לאחר הפחתת פער הרצועה, ושניהם יגדילו את ריכוז הנשאים בשטח החלל, ישפרו את הרקומבינציה הלא-קרינה, ולהגדיל עוד יותר את טמפרטורת פני החלל. מצד שני, הזרקת הזרם הגדולה יותר של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה משפרת גם את הקומבינציה הלא-קרינה של משטח החלל. תהליך המשוב החיובי של קליטת אור, ריקומבינציה לא קרינה, עליית טמפרטורה והפחתת פער הרצועה הוא זה שגורם לטמפרטורה של משטח החלל לעלות במהירות, ולבסוף פני החלל נשרף, כלומר מתרחשת COMD.

שורש בעיית משטח החלל הוא קיומם של פגמים במשטח החלל, לרבות זיהום, חמצון, פגמי חומר וכו' של משטח החלל. פגמים אלו בשטח חלל משפיעים תחילה על העקביות של COMD, ושנית מובילים להתדרדרות של המכשיר ומשפיעים על היציבות לטווח ארוך. באופן כללי, ניתן להשתמש בטכניקות פסיבציה וציפוי משטחי חלל שונים כדי להפחית או לבטל את הפגמים והחמצון של פני החלל, להפחית את ספיגת האור של פני החלל ולשפר את ערך ה-COMD של משטח החלל, ובכך להשיג תפוקת שיא הספק גבוה. .

טכנולוגיית אריזה משולבת

הקירור והאריזה של שבבי לייזר הם חלק חשוב בייצור לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה, ועיצוב קרן לייזר וטכנולוגיית שילוב לייזר הם הדרכים העיקריות להשיג לייזרים קילוואט ו-10,000-וואט. בשל הספק המוצא הגבוה ושטח פולט האור הקטן של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה, צפיפות החום שנוצרת במהלך הפעולה היא גבוהה מאוד, מה שמציב דרישות גבוהות יותר על מבנה האריזה ותהליך. המחקר הטכנולוגי העיקרי של אריזות לייזר מוליכים למחצה בהספק גבוה הוא להתחיל מהיבטים של חום, חומרי אריזה ומתח, לפתור את תכנון האריזה של ניהול תרמי ולחץ תרמי, ולהשיג פריצת דרך טכנולוגית בפיתוח של מוליכים למחצה ישירים. לייזרים להספק גבוה, בהירות גבוהה ואמינות גבוהה.

יישומים של לייזרים מוליכים למחצה

תחום היישום הישיר של לייזרים מוליכים למחצה הורחב מאוד. בנוסף לשמש כמקור משאבה ללייזרי מצב מוצק וללייזרי סיבים, הוא משמש גם ישירות בתחומים רבים כגון תקשורת אופטית, עיבוד תעשייתי, יופי רפואי וניטור תאורה. בשנים האחרונות, היישומים החדשים של לייזרים מוליכים למחצה בחישה תלת מימדית, לידר, תצוגת לייזר ותחומים נוספים משכו תשומת לב רבה.

תקשורת ואחסון אופטי

תחום התקשורת האופטית הוא עדיין השוק הגדול ביותר ליישומי לייזר מוליכים למחצה, ותקשורת סיבים אופטיים הפכה לזרם המרכזי של טכנולוגיית התקשורת העכשווית. זה גם מקור אור אידיאלי למערכות עיבוד מקבילי אופטי וניתן להשתמש בו במחשבים אופטיים וברשתות עצביות אופטיות. כיום, היישומים העיקריים בתחום התקשורת האופטית הם לייזרים מוליכים למחצה 1.3 מיקרומטר ו-1.55 מיקרומטר InGaAsP/InP. הלייזר האדום והלייזר הכחול, המשמשים בעיקר במידע אופטי ואחסון, יכולים לממש אחסון ועיבוד מידע בצפיפות גבוהה.

מקור אור משאבה

לייזרים מוליכים למחצה שאובים בלייזר מוצק ולייזרי סיבים הם התחומים הנפוצים ביותר של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה. כמקור שאיבה, ללייזרים מוליכים למחצה יש את היתרונות הבלתי ניתנים להחלפה של מקורות אור אחרים, ולייזרי סיבים הפכו לשוק השאיבה המשפיע ביותר בחמש השנים האחרונות. מקור המשאבה מחולק לשתי קטגוריות: פלט סיבים משולב-שבב בודד וסיבים מצמדים לבר. השימוש הנפוץ הוא 105 מיקרומטר/NA0.22 סיבים עם פלט רציף של 30-120 W; 200 מיקרומטר/NA0.22 סיבים עם תפוקה רציפה של 50-300 W, עם אורכי גל המכסים 808-976 ננומטר.

תצוגת לייזר ורפואה

לתצוגת לייזר יש פוטנציאל שוק עצום בשל היתרונות שלה של סולם צבעים גדול, בהירות גבוהה, חיים ארוכים ומימוש קל של תצוגת מסך גדול. על מנת לקבל חוויה חזותית טובה יותר, ככל שאורך הגל של הלייזר האדום המשמש לתצוגת לייזר קצר יותר, כך ניתן לקבל חוויה חזותית טובה יותר. לדוגמה, מקדם הרגישות של העין האנושית ב-640 ננומטר הוא פי 3 מזה של 660 ננומטר. עם זאת, עבור לייזרים מוליכים למחצה אדומים AlGaInP, ככל שאורך הגל קצר יותר, כך מרווח הרצועה של חומר האזור הפעיל גבוה יותר, ויש סיכוי גבוה יותר שהנשאים יגלשו מהאזור הפעיל אל שכבת הכליאה, מה שמפחית את היעילות והאמינות של הלייזר. בהתחשב בגורמים שונים, אורך הגל של הלייזר האדום עבור תצוגת לייזר הוא בדרך כלל 640 ננומטר. בתחום הטיפול הרפואי בלייזר, השימוש בלייזרים אדומים של 650-680 ננומטר הופך להיות יותר ויותר מושך את העין, ונוצל היטב בפיזיותרפיה, זיהוי תאים, טיפול פוטודינמי וכו'.

עיבוד תעשייתי

תחום עיבוד החומרים הוא כיום התחום השני בגודלו של יישום לייזר, והוא גם התחום הצומח ביותר לאחרונה, הודות להתפתחות המהירה של טכנולוגיית סיבים לייזר. עיבוד בלייזר מבוסס על עיבוד אפקט פוטותרמי של חומרים שונים. תחת צפיפויות כוח לייזר שונות, שטח הפנים של החומר עובר שינויים כגון עליית טמפרטורה, התכה, גיזוז ופוטופלזמה. לפי מידת שינוי פני השטח נוצר חישול וחיפוי. , ריתוך, חיתוך, קידוח ויישומים שונים אחרים.

ניטור תאורה

עם הגברת המודעות של אנשים לאמצעי זהירות, הדרישות למצלמות מעקב הולכות וגדלות, במיוחד באירועים מיוחדים כמו הגנה על גבול/חוף, מניעת שריפות יער ותנועת רכבות. לניטור הלייזר יש את היתרונות של מרחק זיהוי ארוך, אמינות גבוהה, צריכת חשמל נמוכה וחדות גבוהה, והתפתח במהירות ביישומי ניטור למרחקים ארוכים. לייזרים מוליכים למחצה המיוצגים על ידי 940 ננומטר היו בשימוש נרחב ברכבות מהירות, כבישים מהירים, מניעת שריפות יער, הגנת גבולות וחופים ותחומים אחרים.

עם התקדמות מתמשכת של הטכנולוגיה, ללייזרים מוליכים למחצה עצמם יש מקום גדול להתרחבות במונחים של הספק, אורך גל ושיטות עבודה, ומקדמים עוד יותר את הפיתוח של תעשיות מתפתחות כמו תצוגת לייזר, זיהוי מושכל בלייזר, מציאות מדומה, עיבוד שבבי מדויק, ו בדיקה רפואית. עם העלייה, לייזרים מוליכים למחצה, כרכיבי ליבה, נכנסו לאלפי משקי בית, והם ממלאים תפקיד חשוב יותר ויותר בתחומים שונים של הכלכלה הלאומית ופרנסתם של אנשים.

מוזמן לפנות אלינו לפרטים נוספים:

Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345

Email: info@brandnew-china.com