مع التحسين المستمر لمتطلبات تطبيق الليزر ، أصبحت متطلبات ليزر أشباه الموصلات أيضًا أعلى وأعلى ، والتي تنعكس بشكل أساسي في الجوانب التالية:
تحسين الطاقة الناتجة ، وتطوير مصفوفات عالية الطاقة ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد لتلبية الطلب على الطاقة في المعالجة الصناعية وغيرها من المجالات ؛ تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي ، وتحقيق التصغير والكفاءة العالية لأنظمة الليزر ، وتقليل ضغط تبديد الحرارة ، وتقليل التكاليف ؛ تحسين جودة الشعاع ؛ تحسين الموثوقية ، أي أنه يمكن استخدامه بحرية في ذروة الطاقة العالية والبيئات القاسية للغاية ، مثل استخدام المركبات الفضائية في البيئات ذات الإشعاع الكبير والاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة.
التقنيات الرئيسية لليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة
تحسين التصميم الإنشائي
يرتبط تطوير ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة ارتباطًا وثيقًا ببحث وتصميم هياكل epitaxy والرقائق. التصميم الإنشائي هو أساس أجهزة الليزر عالية الطاقة شبه الموصلة. المبادئ الأساسية الثلاثة لليزر أشباه الموصلات هي: الحقن الكهربائي والحبس ، والتحويل الكهروضوئي ، والحبس والإخراج البصري ، على التوالي ، بما يتوافق مع تصميم الحقن الكهربائي ، وتصميم البئر الكمي ، وتصميم المجال البصري لهياكل الدليل الموجي. يعتمد البحث الهيكلي وتحسين ليزر أشباه الموصلات على التحسين المستمر لهذه الجوانب الثلاثة ، وتطوير هياكل الدليل الموجي العريض غير المتماثل ، وتحسين الآبار الكمومية ، والأسلاك الكمومية ، والنقاط الكمومية ، والهياكل البلورية الضوئية ، مما يعزز التحسين المستمر لـ مستوى تكنولوجيا الليزر. تزداد طاقة الخرج وكفاءة التحويل الكهروضوئي أعلى وأعلى ، وتتحسن جودة الحزمة بشكل أفضل ، وتزداد الموثوقية أعلى وأعلى.
تكنولوجيا نمو المواد فوق المحورية عالية الجودة
تكنولوجيا نمو المواد فوق المحور بالليزر أشباه الموصلات هي جوهر تطوير ليزر أشباه الموصلات. تعد عملية نمو المواد فوق المحور عالية الجودة ، وكثافة عيوب السطح المنخفضة للغاية وكثافة الخلل الداخلي من المتطلبات الأساسية والضمانات لتحقيق خرج طاقة عالي الذروة. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب الشوائب أيضًا دورًا مهمًا في مواد أشباه الموصلات. يمكن القول أنه لا يوجد ليزر بئر كم عالي الأداء بدون عملية منشطات دقيقة لأشباه الموصلات. بشكل رئيسي من خلال تحسين منحنى المنشطات ، يتم تقليل التداخل بين المجال البصري والمنطقة المخدرة بشدة ، وبالتالي تقليل فقد الامتصاص للناقلات الحرة وتحسين كفاءة التحويل للجهاز.
تكنولوجيا معالجة سطح التجويف
يتطلب تطبيق ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة عادةً طاقة خرج ليزر عالية وموثوقية جيدة. الاختناق الرئيسي الذي يحد من قدرة خرج ليزر أشباه الموصلات هو تلف الكارثة الضوئية (COMD) الناجم عن تدهور سطح التجويف تحت كثافة طاقة عالية.
في منطقة سطح تجويف ليزر أشباه الموصلات ، هناك عدد كبير من العيوب بسبب الانقسام والأكسدة وأسباب أخرى ، وهذه العيوب تصبح مراكز امتصاص الضوء ومراكز إعادة التركيب غير الإشعاعي. تزيد الحرارة الناتجة عن امتصاص الضوء من درجة حرارة سطح التجويف ، وتؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى انخفاض فجوة النطاق ، لذلك يتشكل تدرج محتمل بين منطقة سطح التجويف والمنطقة الداخلية من الليزر ، والذي يوجه حقن الموجات الحاملة في منطقة سطح التجويف ، وهو أكثر أهمية النقطة الرئيسية هي أن امتصاص الضوء بين النطاق يتم تعزيزه بعد تقليل فجوة النطاق ، وكلاهما سيزيد من تركيز الناقل في مساحة سطح التجويف ، ويعزز إعادة التركيب غير الإشعاعي ، وزيادة درجة حرارة سطح التجويف. من ناحية أخرى ، فإن الحقن الحالي الأكبر لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة يعزز أيضًا إعادة التركيب غير الإشعاعي لسطح التجويف. إنها عملية التغذية الراجعة الإيجابية لامتصاص الضوء ، وإعادة التركيب غير الإشعاعي ، وزيادة درجة الحرارة وتقليل فجوة النطاق التي تؤدي إلى زيادة درجة حرارة سطح التجويف بسرعة ، وفي النهاية يحترق سطح التجويف ، أي يحدث COMD.
أصل مشكلة سطح التجويف هو وجود عيوب سطح التجويف ، بما في ذلك التلوث والأكسدة وعيوب المواد وما إلى ذلك من سطح التجويف. تؤثر عيوب سطح التجويف هذه أولاً على اتساق COMD ، وثانيًا تؤدي إلى تدهور الجهاز وتؤثر على الاستقرار على المدى الطويل. بشكل عام ، يمكن استخدام تقنيات تخميل وطلاء سطح التجويف المختلفة لتقليل أو إزالة العيوب وأكسدة سطح التجويف ، وتقليل امتصاص الضوء لسطح التجويف ، وتحسين قيمة COMD لسطح التجويف ، وبالتالي تحقيق ذروة إنتاج الطاقة العالية .
تكنولوجيا التغليف المتكاملة
يعتبر تبريد وتعبئة رقائق الليزر جزءًا مهمًا من تصنيع ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة ، وتشكيل شعاع الليزر وتقنية تكامل الليزر هما الطريقتان الرئيسيتان للحصول على ليزر كيلووات و 10 ، 000- واط. نظرًا لقوة الخرج العالية ومساحة انبعاث الضوء الصغيرة لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة ، فإن كثافة الحرارة المتولدة أثناء التشغيل عالية جدًا ، مما يضع متطلبات أعلى على هيكل التغليف وعملية. يتمثل البحث التكنولوجي الرئيسي في عبوات ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة في البدء من جوانب الحرارة ومواد التعبئة والضغط ، لحل تصميم العبوة للإدارة الحرارية والضغط الحراري ، ولتحقيق طفرة تكنولوجية في تطوير أشباه الموصلات المباشرة الليزر للطاقة العالية والسطوع العالي والموثوقية العالية.
تطبيقات ليزر أشباه الموصلات
تم توسيع مجال التطبيق المباشر لليزر أشباه الموصلات على نطاق واسع. بالإضافة إلى استخدامه كمصدر لمضخة ليزر الحالة الصلبة وليزر الألياف ، فإنه يستخدم أيضًا بشكل مباشر في العديد من المجالات مثل الاتصالات البصرية والمعالجة الصناعية والجمال الطبي ومراقبة الإضاءة. في السنوات الأخيرة ، جذبت التطبيقات الجديدة لليزر أشباه الموصلات في الاستشعار ثلاثي الأبعاد والليدار والعرض بالليزر وغيرها من المجالات اهتمامًا كبيرًا.
الاتصالات والتخزين البصري
لا يزال مجال الاتصالات الضوئية هو أكبر سوق لتطبيقات الليزر شبه الموصلة ، وأصبحت اتصالات الألياف الضوئية هي الاتجاه السائد لتكنولوجيا الاتصالات المعاصرة. وهو أيضًا مصدر ضوء مثالي لأنظمة المعالجة البصرية المتوازية ويمكن استخدامه في أجهزة الكمبيوتر الضوئية والشبكات العصبية البصرية. في الوقت الحاضر ، التطبيقات الرئيسية في مجال الاتصالات الضوئية هي 1.3 ميكرومتر و 1.55 ميكرومتر InGaAsP / InP ليزر أشباه الموصلات. يمكن للليزر الأحمر والليزر الأزرق ، اللذين يستخدمان بشكل أساسي في المعلومات الضوئية والتخزين ، تحقيق تخزين المعلومات ومعالجتها بكثافة عالية.
مصدر ضوء المضخة
تعد أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة التي يتم ضخها بالليزر وألياف الليزر من أكثر المجالات استخدامًا لليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة. كمصدر للضخ ، تتمتع ليزر أشباه الموصلات بمزايا لا غنى عنها لمصادر الضوء الأخرى ، وأصبحت ليزرات الألياف أكثر أسواق الضخ تأثيرًا في السنوات الخمس الماضية. ينقسم مصدر المضخة إلى فئتين: خرج الألياف المقترن بشريحة واحدة والألياف المقترنة بالقضيب. شائع الاستخدام هو 1 0 5 ميكرومتر / NA 0. 22 ليفًا بإخراج مستمر يبلغ 30-120 وات ؛ 200 ميكرومتر / NA0.22 ألياف ذات خرج مستمر يبلغ 50-300 واط ، بأطوال موجية تغطي 808-976 نانومتر.
شاشة الليزر والطبية
تتمتع شاشات العرض بالليزر بإمكانيات سوقية ضخمة نظرًا لمزاياها المتمثلة في التدرج اللوني الكبير والسطوع العالي والعمر الطويل والتحقق السهل للشاشة الكبيرة. من أجل الحصول على تجربة بصرية أفضل ، كلما كان الطول الموجي لليزر الأحمر المستخدم لعرض الليزر أقصر ، يمكن الحصول على تجربة بصرية أفضل. على سبيل المثال ، معامل حساسية العين البشرية عند 640 نانومتر هو 3 أضعاف معامل حساسية 660 نانومتر. ومع ذلك ، بالنسبة لليزر أشباه الموصلات الأحمر AlGaInP ، فكلما كان الطول الموجي أقصر ، زادت فجوة النطاق لمادة المنطقة النشطة ، ومن المرجح أن تتدفق الموجات الحاملة من المنطقة النشطة إلى الطبقة المحصورة ، مما يقلل من كفاءة وموثوقية الليزر. بالنظر إلى العوامل المختلفة ، يبلغ الطول الموجي لليزر الأحمر لعرض الليزر بشكل عام 640 نانومتر. في مجال العلاج الطبي بالليزر ، أصبح استخدام الليزر الأحمر 650-680 نانومتر أيضًا ملفتًا للنظر أكثر فأكثر ، وقد تم استخدامه بشكل جيد في العلاج الطبيعي ، واكتشاف الخلايا ، والعلاج الضوئي الديناميكي ، وما إلى ذلك.
المعالجة الصناعية
يعد مجال معالجة المواد حاليًا ثاني أكبر مجال لتطبيق الليزر ، وهو أيضًا المجال الأسرع نموًا مؤخرًا ، وذلك بفضل التطور السريع لتقنية ليزر الألياف. تعتمد المعالجة بالليزر على معالجة التأثير الحراري الضوئي للمواد المختلفة. في ظل كثافات طاقة الليزر المختلفة ، تخضع مساحة سطح المادة لتغييرات مثل ارتفاع درجة الحرارة ، والذوبان ، والتغويز ، والبلازما الضوئية. وفقًا لدرجة تغير السطح ، يتم تشكيل التلدين والكسوة. واللحام والقطع والحفر وغيرها من التطبيقات المختلفة.
مراقبة الإضاءة
مع تعزيز وعي الناس باحتياطات السلامة ، تزداد متطلبات كاميرات المراقبة أعلى فأكثر ، خاصة في المناسبات الخاصة مثل الدفاع عن الحدود / السواحل ، ومنع حرائق الغابات ، وحركة السكك الحديدية. تتميز المراقبة بالليزر بمزايا مسافة الكشف الطويلة والموثوقية العالية والاستهلاك المنخفض للطاقة والدقة العالية ، وقد تطورت بسرعة في تطبيقات المراقبة لمسافات طويلة. تم استخدام ليزر أشباه الموصلات الذي يمثله 940 نانومتر على نطاق واسع في السكك الحديدية عالية السرعة والطرق السريعة والوقاية من حرائق الغابات والدفاع الحدودي والساحلي وغيرها من المجالات.
مع التقدم المستمر للتكنولوجيا ، تتمتع ليزر أشباه الموصلات نفسها بمساحة كبيرة للتوسع من حيث الطاقة وطول الموجة وأساليب العمل ، وتعزز أيضًا تطوير الصناعات الناشئة مثل عرض الليزر ، والتعرف الذكي بالليزر ، والواقع الافتراضي ، والآلات الدقيقة ، و الفحوصات الطبية. مع الارتفاع ، دخلت ليزر أشباه الموصلات ، كمكونات أساسية ، آلاف الأسر ، وهي تلعب دورًا متزايد الأهمية في مختلف مجالات الاقتصاد الوطني ومعيشة الناس.
نرحب بالاتصال بنا للحصول على مزيد من التفاصيل:
Whatsapp / Skype / Wechat: 0086 181 5840 0345
Email: info@brandnew-china.com