分享

看点 | 3分钟了解高功率半导体激光器的关键技术

 豆豆samuel 2019-04-21



高功率半导体激光器的关键技术

结构设计优化 

高质量的外延材料生长技术 

半导体激光器外延材料生长技术是半导体激光器研制的核心。高质量的外延材料生长工艺,极低的表面缺陷密度和体内缺陷密度是实现高峰值功率输出的前提和保证。另外杂质在半导体材料中也起着重要的作用,可以说,没有精确的半导体外延掺杂工艺,就没有高性能的量子阱激光器。主要通过对掺杂曲线的优化,减少光场与重掺杂区域的重叠,从而减少自由载流子吸收损耗,提高器件的转换效率。

腔面处理技术 

大功率半导体激光器的应用通常要求激光器输出功率很高且有较好的可靠性。而制约半导体激光器输出功率的主要瓶颈就是高功率密度下腔面退化导致的光学灾变损伤(COMD)。

集成封装技术 

激光芯片的冷却和封装是制造大功率半导体激光器的重要环节,而激光器光束整形和激光集成技术是获得千瓦、万瓦级激光的主要途径。由于大功率半导体激光器的输出功率高、发光面积小,其工作时产生的热量密度很高,这对封装结构和工艺提出了更高要求。高功率半导体激光器封装关键技术研究,就是从热、封装材料、应力方面着手,解决热管理和热应力的封装设计,实现直接半导体激光器向高功率、高亮度、高可靠性发展的技术突破。

半导体激光器的应用

半导体激光器的直接应用领域已经有了广泛的拓展。除了作为固体激光器、光纤激光器的泵源之外,还直接应用于光通讯、工业加工、医疗美容、照明监控等很多领域。近年来半导体激光器在3D传感、激光雷达、激光显示等领域的新应用已吸引了人们极大的关注。

通信与光存储 

光通信领域目前仍是半导体激光器应用的最大市场,光纤通信已经成为当代通信技术的主流。同时也是光并行处理系统的理想光源,可以用于光计算机和光神经网络。目前光通信领域主要应用的是1.3 μm和1.55 μm的InGaAsP/InP半导体激光器。而光信息和存储主要应用的红光激光器和蓝光激光器,可实现高密度信息存储和处理。

抽运光源 

 

图 光纤耦合输出抽运源

激光显示与医疗 

激光显示因具有色域空间大、亮度高、寿命长、易于实现大屏显示等优势,市场潜力巨大。为了获得更好的视觉体验,激光显示用的红光激光器波长越短,能获得更好的视觉体验。比如人眼在640 nm的敏感系数是660 nm的3倍。但对于AlGaInP红光半导体激光器,波长越短,有源区材料的带隙越高,载流子更容易从有源区中溢出进入限制层,降低激光器的效率及可靠性。综合各种因素,激光显示用红光激光器的波长一般选择640 nm。在激光医疗领域,650 -680  nm红光激光器的使用也越来越抢眼,在理疗、细胞检测、光动力治疗等方面得到了很好的应用。

图 瓦级640~680 nm红光半导体激光器

工业加工 

 

图 用于激光熔覆、医疗美容等领域的激光器bar条叠阵产品

照明监控 

作者简介

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多