Ammatillinen tieto

Suuritehoinen puolijohdelaser

2021-12-13
Puolijohdelasersen etuja ovat pieni koko, kevyt paino, korkea sähkö-optinen muunnostehokkuus, korkea luotettavuus ja pitkä käyttöikä. Sillä on tärkeitä sovelluksia teollisen jalostuksen, biolääketieteen ja maanpuolustuksen aloilla. Vuonna 1962 amerikkalaiset tutkijat kehittivät onnistuneesti ensimmäisen sukupolven GaAs-homogeenisen rakenteen injektiopuolijohdelaserin. Vuonna 1963 Alferov ja muut entisen Neuvostoliiton tiedeakatemian Yofein fysiikan instituutista ilmoittivat onnistuneesta kaksoisheteroliitospuolijohdelaserin kehittämisestä. 1980-luvun jälkeen energiavyöhyketekniikan teorian käyttöönoton vuoksi, samaan aikaan uusien kideepitaksiaalisen materiaalin kasvuprosessien ilmaantuminen [kuten molekyylisuihkuepitaksi (MBE) ja metallin orgaaninen kemiallinen höyrypinnoitus (MOCVD) jne.], kvanttikuivon laserit ovat historian näyttämöllä parantaen huomattavasti laitteen suorituskykyä ja saavuttaneet suuren tehon.
Suuritehoiset puolijohdelaserit jaetaan pääasiassa kahteen rakenteeseen: yksiputki ja tankonauha. Yksiputkirakenne käyttää enimmäkseen leveän nauhan ja suuren optisen ontelon suunnittelua ja lisää vahvistusaluetta suuren tehon saavuttamiseksi ja ontelon pinnan katastrofaalisen vaurion vähentämiseksi; Tankonauharakenne Se on rinnakkainen lineaarinen joukko useita yksiputkilasereita, useat laserit toimivat samanaikaisesti ja yhdistävät sitten säteet ja muut keinot suuren tehon lasertulon saavuttamiseksi. Alkuperäisiä suuritehoisia puolijohdelasereita käytetään pääasiassa puolijohdelaserien ja kuitulaserien pumppaamiseen, aaltokaistalla 808 nm. Ja 980nm. Lähi-infrapunakaistan kypsyyden kanssasuuritehoinen puolijohdelaseryksikkötekniikkaa ja kustannusten alentamista, täyssolid-state-laserien ja niihin perustuvien kuitulaserien suorituskykyä on jatkuvasti parannettu. Yksiputkisen jatkuvan aallon (CW) lähtöteho Vuosikymmenen 8,1 W saavutti tason 29,5 W, baarin CW lähtöteho saavutti 1010 W tason ja pulssin lähtöteho 2800 W tason, mikä edisti suuresti lasertekniikan sovellusprosessi käsittelyalalla. Puolijohdelaserien kustannukset pumppulähteenä muodostavat puolijohdelaserin kokonaiskustannuksista 1/3–1/2, mikä on 1/2–2/3 kuitulasereista. Siksi kuitulaserien ja puolijohdelasereiden nopea kehitys on edistänyt suuritehoisten puolijohdelasereiden kehitystä.
Puolijohdelasereiden suorituskyvyn jatkuvan parantamisen ja kustannusten jatkuvan alenemisen myötä sen käyttöalue on laajentunut ja laajempi. Kuinka saada aikaan suuritehoisia puolijohdelasereja, on aina ollut tutkimuksen eturintamassa ja hotspot. Tehokkaiden puolijohdelasersirujen saavuttamiseksi on tarpeen aloittaa kohdasta Materiaalin, rakenteen ja ontelon pinnan suojauksen kolme näkökohtaa tarkastellaan:
1) Materiaalitekniikka. Se voi alkaa kahdesta näkökulmasta: lisäämällä voittoa ja ehkäisemällä hapettumista. Vastaavia teknologioita ovat jännitetty kvanttikuivoteknologia ja alumiiniton kvanttikuivoteknologia. 2) Rakennetekniikka. Sirun palamisen estämiseksi suurella lähtöteholla käytetään tavallisesti asymmetristä Waveguide-tekniikkaa ja laaja-aaltoputkitekniikkaa suuri optinen ontelotekniikka. 3) Ontelon pinnan suojaustekniikka. Katastrofaalisten optisten peilivaurioiden (COMD) estämiseksi tärkeimpiä teknologioita ovat ei-imukykyinen ontelopintatekniikka, onkalopinnan passivointitekniikka ja pinnoitustekniikka. Eri toimialoilla Laserdiodien kehitys, käytettiinpä sitten pumppulähteenä tai suoraan, on asettanut lisävaatimuksia puolijohdelaservalolähteille. Korkeampien tehovaatimusten tapauksessa korkean säteen laadun säilyttämiseksi on suoritettava lasersäteen yhdistäminen. Puolijohdelaser-yhdistelmä Sädetekniikka sisältää pääasiassa: perinteisen säteen yhdistämisen (TBC), tiheän aallonpituuden yhdistämistekniikan (DWDM), spektrin yhdistämistekniikan (SBC), koherentin säteen yhdistämistekniikan (CBC) jne.