با بهبود مستمر الزامات کاربرد لیزر، الزامات لیزرهای نیمه هادی نیز بیشتر و بیشتر می شود که عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود:
بهبود توان خروجی، توسعه آرایههای دو بعدی یا سه بعدی با توان بالا برای پاسخگویی به تقاضای برق در پردازش صنعتی و سایر زمینهها. بهبود راندمان تبدیل الکترواپتیکی، دستیابی به کوچک سازی و راندمان بالای سیستم های لیزری، کاهش فشار اتلاف حرارت و کاهش هزینه ها. بهبود کیفیت پرتو؛ قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد، یعنی می تواند آزادانه در اوج قدرت بالا و محیط های بسیار سخت استفاده شود، مانند استفاده از وسایل نقلیه فضایی در محیط هایی با تشعشعات زیاد و اختلاف دمای زیاد.
فن آوری های کلیدی لیزرهای نیمه هادی با توان بالا
بهینه سازی طراحی سازه
توسعه لیزرهای نیمه هادی پرقدرت ارتباط نزدیکی با تحقیق و طراحی ساختارهای اپیتاکسی و تراشه دارد. طراحی ساختاری اساس دستگاه های لیزر نیمه هادی پرقدرت است. سه اصل اساسی لیزرهای نیمه هادی عبارتند از: تزریق و محصورسازی الکتریکی، تبدیل الکترواپتیکی، محصورسازی و خروجی نوری که به ترتیب مربوط به طراحی تزریق الکتریکی، طراحی چاه کوانتومی و طراحی میدان نوری سازه های موجبر است. تحقیقات ساختاری و بهبود لیزرهای نیمه هادی مبتنی بر بهینه سازی مستمر این سه جنبه، توسعه ساختارهای موجبر گسترده نامتقارن، بهینه سازی چاه های کوانتومی، سیم های کوانتومی، نقاط کوانتومی و ساختارهای بلور فوتونی است که باعث بهبود مستمر سطح فناوری لیزر توان خروجی و راندمان تبدیل الکترواپتیکی بالاتر و بالاتر میرود، کیفیت پرتو بهتر و بهتر میشود، و قابلیت اطمینان بالاتر و بالاتر میرود.
تکنولوژی رشد مواد اپیتاکسیال با کیفیت بالا
فناوری رشد مواد همپایه لیزری نیمه هادی هسته اصلی توسعه لیزر نیمه هادی است. فرآیند رشد مواد اپیتاکسیال با کیفیت بالا، تراکم نقص سطحی بسیار کم و تراکم نقص داخلی پیش نیازها و تضمینهای دستیابی به حداکثر توان خروجی بالا هستند. علاوه بر این، ناخالصی ها نیز نقش مهمی در مواد نیمه هادی دارند. می توان گفت که هیچ لیزر کوانتومی با کارایی بالا بدون فرآیند دوپینگ اپیتاکسی نیمه هادی دقیق وجود ندارد. عمدتاً از طریق بهینهسازی منحنی دوپینگ، همپوشانی بین میدان نوری و ناحیه شدیداً دوپینگ کاهش مییابد، در نتیجه از دست دادن جذب حاملهای آزاد کاهش مییابد و راندمان تبدیل دستگاه بهبود مییابد.
تکنولوژی درمان سطح حفره
استفاده از لیزرهای نیمه هادی پرقدرت معمولاً به توان خروجی لیزر بالا و قابلیت اطمینان خوب نیاز دارد. گلوگاه اصلی که توان خروجی لیزرهای نیمه هادی را محدود می کند، آسیب فاجعه نوری (COMD) ناشی از تخریب سطح حفره تحت چگالی توان بالا است.
در سطح حفره لیزرهای نیمه هادی، تعداد زیادی نقص به دلیل برش، اکسیداسیون و دلایل دیگر وجود دارد و این عیوب به مراکز جذب نور و مراکز نوترکیب غیر تشعشعی تبدیل می شوند. گرمای ایجاد شده در اثر جذب نور، دمای سطح حفره را افزایش می دهد و افزایش دما باعث کاهش فاصله باند می شود، بنابراین یک گرادیان بالقوه بین سطح حفره و ناحیه داخلی لیزر تشکیل می شود که تزریق لیزر را هدایت می کند. حاملها به سطح حفره، که مهمتر است، نکته اصلی این است که جذب نور بین باند پس از کاهش شکاف نواری افزایش مییابد، که هر دو باعث افزایش غلظت حامل در سطح حفره میشوند و نوترکیبی غیر تابشی را افزایش میدهند. و دمای سطح حفره را بیشتر افزایش می دهد. از سوی دیگر، تزریق جریان بزرگتر لیزرهای نیمه هادی پرقدرت، نوترکیب غیر تشعشعی سطح حفره را نیز افزایش می دهد. این فرآیند بازخورد مثبت جذب نور، نوترکیب غیر تشعشعی، افزایش دما و کاهش شکاف نواری است که باعث می شود دمای سطح حفره به سرعت افزایش یابد و در نهایت سطح حفره بسوزد، یعنی COMD رخ می دهد.
ریشه مشکل سطح حفره وجود عیوب سطح حفره از جمله آلودگی، اکسیداسیون، عیوب مواد و غیره سطح حفره است. این عیوب سطح حفره اولاً بر قوام COMD تأثیر می گذارد و ثانیاً منجر به تخریب دستگاه می شود و بر پایداری طولانی مدت تأثیر می گذارد. به طور کلی، روشهای مختلف غیرفعالسازی و پوشش سطح حفره را میتوان برای کاهش یا از بین بردن عیوب و اکسیداسیون سطح حفره، کاهش جذب نور سطح حفره و بهبود مقدار COMD سطح حفره مورد استفاده قرار داد و در نتیجه به حداکثر توان خروجی رسید. .
فناوری بسته بندی یکپارچه
خنکسازی و بستهبندی تراشههای لیزری بخش مهمی از تولید لیزرهای نیمهرسانای پرقدرت است و شکلدهی پرتو لیزر و فناوری یکپارچهسازی لیزر، راههای اصلی برای به دست آوردن لیزرهای کیلووات و ۱۰،000-وات است. با توجه به توان خروجی بالا و ناحیه ساطع نور کوچک لیزرهای نیمه هادی پرقدرت، چگالی گرمای تولید شده در حین کار بسیار بالا است، که الزامات بیشتری را در ساختار و فرآیند بسته بندی ایجاد می کند. تحقیقات فناوری کلیدی بستهبندی لیزری نیمههادی پرقدرت شروع از جنبههای گرما، مواد بستهبندی و استرس، حل طراحی بستهبندی مدیریت حرارتی و تنش حرارتی و دستیابی به یک پیشرفت فناوری در توسعه نیمهرسانای مستقیم است. لیزر با قدرت بالا، روشنایی بالا و قابلیت اطمینان بالا.
کاربردهای لیزرهای نیمه هادی
زمینه کاربرد مستقیم لیزرهای نیمه هادی به طور گسترده ای گسترش یافته است. علاوه بر اینکه به عنوان منبع پمپ برای لیزرهای حالت جامد و لیزرهای فیبر استفاده می شود، همچنین به طور مستقیم در بسیاری از زمینه ها مانند ارتباطات نوری، پردازش صنعتی، زیبایی پزشکی و نظارت بر نور استفاده می شود. در سال های اخیر، کاربردهای جدید لیزرهای نیمه هادی در سنجش سه بعدی، لیدار، نمایشگر لیزری و سایر زمینه ها توجه زیادی را به خود جلب کرده است.
ارتباطات و ذخیره سازی نوری
حوزه ارتباطات نوری همچنان بزرگترین بازار برای کاربردهای لیزر نیمه هادی است و ارتباطات فیبر نوری به جریان اصلی فناوری ارتباطات معاصر تبدیل شده است. همچنین یک منبع نور ایده آل برای سیستم های پردازش موازی نوری است و می تواند در رایانه های نوری و شبکه های عصبی نوری استفاده شود. در حال حاضر کاربردهای اصلی در زمینه ارتباطات نوری لیزرهای نیمه هادی InGaAsP/InP 1.3 میکرومتر و 1.55 میکرومتر است. لیزر قرمز و لیزر آبی که عمدتاً در اطلاعات نوری و ذخیره سازی استفاده می شوند، می توانند ذخیره سازی و پردازش اطلاعات با چگالی بالا را انجام دهند.
منبع نور پمپ
لیزرهای حالت جامد پمپ شده با لیزر نیمه هادی و لیزرهای فیبری پرکاربردترین زمینه های لیزرهای نیمه هادی پرقدرت هستند. لیزرهای نیمه هادی به عنوان منبع پمپاژ، مزایای بی بدیل سایر منابع نوری را دارند و لیزرهای فیبر در پنج سال گذشته به تأثیرگذارترین بازار پمپاژ تبدیل شده اند. منبع پمپ به دو دسته تقسیم می شود: خروجی فیبر جفت شده تک تراشه و فیبر کوپل شده نواری. معمولاً فیبر 105 میکرومتر/NA0.22 با خروجی پیوسته 30-120 W است. فیبر 200 میکرومتر/NA0.22 با خروجی پیوسته 50-300 W، با طول موجهای پوششدهنده 808-976 نانومتر.
نمایشگر لیزری و پزشکی
نمایشگر لیزری به دلیل مزایای آن در طیف رنگی زیاد، روشنایی بالا، عمر طولانی و اجرای آسان صفحه نمایش بزرگ، پتانسیل زیادی در بازار دارد. برای به دست آوردن یک تجربه بصری بهتر، هر چه طول موج لیزر قرمز استفاده شده برای نمایش لیزر کمتر باشد، تجربه بصری بهتری را می توان به دست آورد. به عنوان مثال، ضریب حساسیت چشم انسان در 640 نانومتر 3 برابر 660 نانومتر است. با این حال، برای لیزرهای نیمه هادی قرمز AlGaInP، هرچه طول موج کوتاه تر باشد، فاصله باند ماده منطقه فعال بیشتر است و حامل ها بیشتر از ناحیه فعال به لایه محصور سرریز می شوند و کارایی و قابلیت اطمینان لیزر را کاهش می دهند. با در نظر گرفتن عوامل مختلف، طول موج لیزر قرمز برای نمایش لیزر به طور کلی 640 نانومتر است. در زمینه درمان پزشکی لیزر، استفاده از لیزرهای قرمز 650-680 نانومتری نیز روز به روز چشم نوازتر می شود و در فیزیوتراپی، تشخیص سلول، فتودینامیک درمانی و غیره به خوبی مورد استفاده قرار گرفته است.
فرآوری صنعتی
زمینه پردازش مواد در حال حاضر دومین زمینه بزرگ کاربرد لیزر است و همچنین به لطف توسعه سریع فناوری لیزر فیبر، سریعترین رشته در حال رشد اخیر است. پردازش لیزری بر اساس پردازش اثر فتوترمال مواد مختلف است. تحت چگالی های مختلف توان لیزر، سطح مواد دستخوش تغییراتی مانند افزایش دما، ذوب، تبدیل به گاز و فوتوپلاسما می شود. با توجه به درجه تغییر سطح، بازپخت و روکش تشکیل می شود. ، جوشکاری، برش، حفاری و سایر کاربردهای مختلف.
نظارت بر روشنایی
با افزایش آگاهی مردم از اقدامات احتیاطی ایمنی، الزامات دوربین های نظارتی به ویژه در مواقع خاص مانند دفاع از مرز/ساحل، پیشگیری از آتش سوزی جنگل ها و ترافیک راه آهن بیشتر و بیشتر می شود. مانیتورینگ لیزری دارای مزایای فاصله تشخیص طولانی، قابلیت اطمینان بالا، مصرف انرژی کم و وضوح بالا است و به سرعت در برنامه های نظارت از راه دور توسعه یافته است. لیزرهای نیمه هادی با طول موج 940 نانومتر به طور گسترده در راه آهن پرسرعت، بزرگراه، پیشگیری از آتش سوزی جنگل، دفاع مرزی و ساحلی و سایر زمینه ها استفاده شده است.
با پیشرفت مداوم فناوری، لیزرهای نیمه هادی خود فضای زیادی برای گسترش از نظر قدرت، طول موج و روش های کار دارند و توسعه صنایع نوظهور مانند نمایشگر لیزری، تشخیص هوشمند لیزری، واقعیت مجازی، ماشینکاری دقیق و آزمایش پزشکی با ظهور، لیزرهای نیمه هادی به عنوان اجزای اصلی، وارد هزاران خانوار شده و نقش مهمی را در زمینه های مختلف اقتصاد ملی و معیشت مردم ایفا می کنند.
خوش آمدید برای جزئیات بیشتر با ما تماس بگیرید:
Whatsapp/Skype/Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com