دانش حرفه ای

لیزر نیمه هادی با قدرت بالا

2021-12-13
لیزر نیمه هادیدارای مزایای اندازه کوچک، وزن سبک، راندمان تبدیل الکترواپتیکال بالا، قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی است. کاربردهای مهمی در زمینه های فرآوری صنعتی، زیست پزشکی و دفاع ملی دارد. در سال 1962، دانشمندان آمریکایی با موفقیت اولین لیزر نیمه هادی تزریق ساختار همگن نسل GaAs را توسعه دادند. در سال 1963، آلفروف و دیگران از مؤسسه فیزیک یوفی آکادمی علوم شوروی سابق توسعه موفقیت آمیز یک لیزر نیمه هادی ناهمگون دوتایی را اعلام کردند. پس از دهه 1980، با توجه به معرفی نظریه مهندسی باند انرژی، همزمان با ظهور فرآیندهای رشد مواد همپای کریستالی جدید [مانند اپیتاکسی پرتو مولکولی (MBE) و رسوب بخار شیمیایی آلی فلزی (MOCVD) و غیره]، لیزرهای چاه کوانتومی در صحنه تاریخ هستند و عملکرد دستگاه را تا حد زیادی بهبود می بخشند و توان خروجی بالایی را به دست می آورند.
لیزرهای نیمه هادی پرقدرت عمدتاً به دو ساختار تقسیم می شوند: یک لوله و نوار نوار. ساختار لوله منفرد عمدتاً طراحی نوار گسترده و حفره نوری بزرگ را اتخاذ می کند و ناحیه بهره را برای دستیابی به توان خروجی بالا و کاهش آسیب فاجعه بار سطح حفره افزایش می دهد. ساختار نوار میله ای یک آرایه خطی موازی از چندین لیزر تک لوله ای است که چندین لیزر به طور همزمان کار می کنند و سپس پرتوها و ابزارهای دیگر را برای دستیابی به خروجی لیزر پرقدرت ترکیب می کنند. لیزرهای نیمه هادی پرقدرت اصلی عمدتاً برای پمپاژ لیزرهای حالت جامد و لیزرهای فیبر با باند موج 808 نانومتر استفاده می شود. و 980 نانومتر با بلوغ باند مادون قرمز نزدیکلیزر نیمه هادی پرقدرتفناوری واحد و کاهش هزینه، عملکرد لیزرهای تمام حالت جامد و لیزرهای فیبر مبتنی بر آنها به طور مداوم بهبود یافته است. توان خروجی موج پیوسته تک لوله ای (CW) 8.1 وات دهه به سطح 29.5 وات، توان خروجی نوار CW به سطح 1010 وات و توان خروجی پالس به سطح 2800 وات رسید که بسیار ارتقاء یافت. فرآیند کاربرد فناوری لیزر در زمینه پردازش هزینه لیزرهای نیمه هادی به عنوان منبع پمپ، کل لیزر حالت جامد 1/3 ~ 1/2 هزینه را به خود اختصاص می دهد که 1/2 ~ 2/3 لیزر فیبر را شامل می شود. بنابراین، توسعه سریع لیزرهای فیبری و لیزرهای تمام حالت جامد به توسعه لیزرهای نیمه هادی پرقدرت کمک کرده است.
با بهبود مستمر عملکرد لیزرهای نیمه هادی و کاهش مستمر هزینه ها، دامنه کاربرد آن گسترده تر و گسترده تر شده است. نحوه دستیابی به لیزرهای نیمه هادی پرقدرت همیشه خط مقدم و کانون تحقیقات بوده است. برای دستیابی به تراشه های لیزر نیمه هادی پرقدرت، لازم است از سه جنبه مواد، ساختار و حفاظت سطح حفره در نظر گرفته شود:
1) فناوری مواد. می تواند از دو جنبه شروع شود: افزایش بهره و جلوگیری از اکسیداسیون. فناوری‌های مربوطه شامل فناوری چاه کوانتومی فشرده و فناوری چاه کوانتومی بدون آلومینیوم است. 2) فناوری ساختاری. به منظور جلوگیری از سوختن تراشه در توان خروجی بالا، معمولاً از فناوری نامتقارن Waveguide و فناوری حفره نوری بزرگ موجبر گسترده استفاده می شود. 3) فن آوری حفاظت از سطح حفره. به منظور جلوگیری از آسیب آینه نوری فاجعه بار (COMD)، فناوری های اصلی شامل فناوری سطح حفره غیر جاذب، فناوری غیرفعال سازی سطح حفره و فناوری پوشش است. در صنایع مختلف، توسعه دیودهای لیزر، چه به عنوان منبع پمپ استفاده شود و چه به طور مستقیم استفاده شود، تقاضاهای بیشتری را در مورد منابع نور لیزر نیمه هادی ایجاد کرده است. در مورد نیاز به توان بالاتر، برای حفظ کیفیت پرتو بالا، باید ترکیب پرتو لیزر انجام شود. ترکیب پرتو لیزر نیمه هادی فناوری پرتو عمدتاً شامل: ترکیب پرتو معمولی (TBC)، فناوری ترکیب طول موج متراکم (DWDM)، فناوری ترکیب طیفی (SBC)، فناوری ترکیب پرتو منسجم (CBC) و غیره است.
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept