פיתוח טכנולוגי של לייזרים מוליכים למחצה

לייזרים מוליכים למחצהידועות בדרך כלל כדיודות לייזר. הם נקראים לייזרים מוליכים למחצה מכיוון שהם משתמשים בחומרים מוליכים למחצה כחומר העבודה. לייזרים מוליכים למחצה מורכבים ממודולי לייזר מוליכים למחצה מצמודים לסיבים, התקנים לשילוב אלומות, כבלים אופטיים להעברת אנרגיית לייזר, מערכות חשמל, מערכות בקרה ומבנים מכניים. תפוקת הלייזר מושגת תחת נהיגה וניטור של מערכת אספקת החשמל ומערכת הבקרה.

1. מבוא ללייזרים מוליכים למחצה
לייזרים מוליכים למחצה ידועים בדרך כלל כדיודות לייזר. הם נקראים לייזרים מוליכים למחצה מכיוון שהם משתמשים בחומרים מוליכים למחצה כחומר העבודה. לייזרים מוליכים למחצה מורכבים ממודולי לייזר מוליכים למחצה מצמודים לסיבים, התקנים לשילוב אלומות, כבלים אופטיים להעברת אנרגיית לייזר, מערכות חשמל, מערכות בקרה ומבנים מכניים. תפוקת הלייזר מושגת תחת נהיגה וניטור של מערכת אספקת החשמל ומערכת הבקרה. חומרי עבודה נפוצים עבור לייזרים מוליכים למחצה כוללים גליום ארסניד (GaAs), קדמיום גופרתי (CdS), אינדיום פוספיד (InP), אבץ גופרתי (ZnS) ועוד. קיימות שלוש שיטות עירור עיקריות לפי חומרי עבודה שונים: הזרקה חשמלית, משאבה עירור קרן אלקטרונים מסוג ואנרגיה גבוהה.

（1）. הזרקה חשמלית היא לייזר מוליכים למחצה
בדרך כלל, חומרי עבודה כגון GaAS, CdS, InP ו-ZnS משמשים כחומרים העיקריים לייצור דיודות צומת מוליכים למחצה. כאשר מתקבלת הזרקה חשמלית, חומר העבודה נרגש לאורך הזרם המוזרק בהטיה קדימה, כך שבאזור מישור הצומת מייצר פליטה מגורה.

（2）. פאנפ לייזר
בדרך כלל, גרמניום יחיד גביש (גביש יחיד מוליכים למחצה מסוג P) עם חורים כנשאים או גביש גרמניום יחיד עם אלקטרונים כנשאים (גביש יחיד מוליכים למחצה מסוג N) המסומם עם זיהומים מקבלי בגביש משמש כחומר העבודה. , ולהשתמש בלייזרים הנפלטים מלייזרים אחרים כעירורי משאבה כדי להשיג היפוך אוכלוסיה.

（3）. לייזר מוליכים למחצה נרגש קרן אלקטרונים באנרגיה גבוהה
בדרך כלל, בחירת חומרי העבודה דומה לזו של לייזר משאבה, וגם גבישים יחידים של גרמניום מוליכים למחצה משמשים. עם זאת, ראוי לציין כי בבחירה של גבישים יחידים מוליכים למחצה מסוג P, לייזרים מוליכים למחצה בעלי אנרגיה גבוהה משתמשים בעיקר ב-PbS. בעיקר CbS ו-ZnO.

ישנם סוגים רבים של לייזרים מוליכים למחצה, וישנן שיטות סיווג רבות המבוססות על פרמטרי השבבים ושיטות האריזה שלהם. ביניהם, שיטות הסיווג העיקריות של לייזרים מוליכים למחצה פלט סיבים הם כדלקמן:

2. פיתוח טכנולוגיית לייזר מוליכים למחצה
מאז המצאת הלייזר המוליך למחצה הראשון בעולם בשנת 1962, לייזרים מוליכים למחצה עברו שינויים אדירים וקידמו מאוד את הפיתוח של מדע וטכנולוגיה אחרים.

בשנים האחרונות התפתחו במהירות לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק נמוך המשמשים בתחום טכנולוגיית המידע. לדוגמה, דיודות לייזר DFB ודיודות דינמיות במוד יחיד המשמשות לתקשורת סיבים אופטיים, כמו גם דיודות לייזר באורך גל אור גלוי בשימוש נרחב בעיבוד דיסק אופטי, ואפילו דיודות לייזר עם דופק אולטרה-קצר עשו התקדמות חדשנית משמעותית.

לדיודות לייזר בעלות הספק נמוך עצמן יש גם מאפייני פיתוח של אינטגרציה גבוהה, מהירות גבוהה וכוונון. הפיתוח של לייזרים מוליכים למחצה בהספק גבוה בקנה מידה גדול גם הוא מואץ.

בשנות ה-80, הספק המוצא של דיודות לייזר עצמאיות היה מעל 100mW והגיע ליעילות המרה של 39%. בשנות ה-90, האמריקאים שוב העלו את המדד לרמה חדשה, והגיעו ליעילות המרה של 45%. מבחינת הספק המוצא, הוא גם השתנה מרמת W ל-KW.

נכון לעכשיו, בתמיכת פרויקטי מחקר ופיתוח במדינות שונות, טכנולוגיות לייזר כמו מבנה שבבים, גידול אפיטקסיאלי ואריזת מכשירים של לייזרים מוליכים למחצה התקדמו מאוד, וגם הביצועים של התקני יחידה השיגו פריצות דרך גדולות: יעילות ההמרה האופטית הגיעה ליותר מ-70%, וזה נמוך מאוד. זווית סטיית האלומה, הספק המוצא המתמשך של סרגל בודד עולה על קילוואט, והשימוש בגוף קירור פחמן ננו (CN) יכול להגביר את יעילות הקירור של הלייזר ב-30% בהשוואה לטכנולוגיית התקנת מוט מוליכים למחצה המסורתית. הספק המוצא של צינור בודד ברוחב של 100 מיקרומטר מגיע ל-24.6W, וחיי העבודה הרציפים בהספק גבוה הם עד עשרות אלפי שעות.

לייזרים מוליכים למחצה בעלי יעילות גבוהה והספק גבוה התפתחו במהירות גם ללייזרים מוצקים לחלוטין, מה שמעניק ללייזרי LDP מצב מוצק הזדמנויות ואפשרויות פיתוח חדשות.

3. גודל שוק לייזר מוליכים למחצה
ללייזרים מוליכים למחצה היתרונות של גודל קטן, משקל קל, חיים ארוכים, אמינות תפעולית גבוהה, צריכת אנרגיה נמוכה, יעילות המרה אלקטרו-אופטית גבוהה, ייצור המוני קל ומחיר נמוך. הם נמצאים בשימוש נרחב בנגני תקליטים לייזר CD, תקשורת סיבים אופטיים, זיכרונות אופטיים ולייזרים. מדפסות וכו' היו בשימוש נרחב, המכסים את כל תחום האלקטרואופטו.

עם הפיתוח המתמשך ופריצת הדרך של הטכנולוגיה, לייזרים מוליכים למחצה מתפתחים בכיוון של אורך גל פליטה קצר יותר, כוח פליטה גבוה יותר, גודל קטן במיוחד וחיים ארוכים כדי לענות על הצרכים של יישומים שונים, וסוגי המוצרים הופכים לעשירים יותר ויותר. נעשה בו שימוש נרחב גם בעיבוד לייזר, הדפסת תלת מימד, מכ"ם לייזר, טווחי לייזר, מדעי הרפואה ומדעי החיים וכו'. בנוסף, לייזרים מוליכים למחצה ישירים בעלי הספק גבוה נמצאים בשימוש נרחב בתחומי חיתוך וריתוך על ידי צימוד לסיבים אופטיים לשידור. .

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.