Was wissen Sie über leistungsstarke und hocheffiziente 808-nm-Halbleiterlaser?

Die High-Power808 nm Halbleiterlaserund sein gepumpter Festkörperlaser (Nd:YAG) haben breite Anwendungsaussichten in der fortschrittlichen Fertigung, der medizinischen Kosmetik, der Luft- und Raumfahrt, der Laseranzeige und anderen Bereichen. Bei diesen Anwendungen sind häufig die Miniaturisierung und das geringe Gewicht von Halbleiterlasern erforderlich, und die Verbesserung der elektrooptischen Umwandlungseffizienz von Halbleiterlasern ist der effektivste technische Weg, um den Energieverbrauch, das Volumen und das Gewicht des gesamten Lasersystems zu reduzieren. Die Forschung an hocheffizienten Halbleiterlasern ist derzeit eine heiße Forschungsrichtung im In- und Ausland. Im Jahr 2016 hat Deutschland kürzlich das Crolaser-Programm vorgeschlagen, um eine Einzelbarren-Spitzenleistung von mehr als 1,6 kW und einen elektrooptischen Umwandlungswirkungsgrad von mehr als 80 Prozent im Niedertemperaturbereich von 200-220K zu erreichen. Im Jahr 2015 haben Yamagata et al. berichteten über eine neue 915-nm-ADCH-Struktur (Asymmetric De Coupled Confinement Heterostructure) mit optimiertem optischen Grenzfaktor. Im Jahr 2014 stellten Pietvzak et al. [6] berichteten über ein 915-nm-Halbleiterlaser-Array mit einer Streifenbreite von 90 µm, 5 Leuchtpunkten, 55 W Ausgangsleistung und einem maximalen Wirkungsgrad von 69 Prozent.

In 2013 haben Crump et al. Analysierte eine Reihe von Faktoren, die die elektrooptische Umwandlungseffizienz von Halbleiterlasern einschränken, und schlug eine extreme doppelt asymmetrische Wellenleiterstruktur (EDAS) vor, die durch Experimente verifiziert wurde. Im Jahr 2012 berichteten Lauer et al., dass der maximale elektrooptische Umwandlungswirkungsgrad einer einzelnen Röhre von 976 nm bei Raumtemperatur 76 Prozent betrug. Im Jahr 2010 berichteten Cao et al., dass der Stab mit 808 nm und 50 W durch Optimierung der Wellenleiter- und Mantelstruktur einen elektrooptischen Umwandlungswirkungsgrad von 67 Prozent erreichte. Die Testtemperatur betrug jedoch nur 5 °C, während der Wirkungsgrad bei einer Raumtemperatur von 25 °C auf 64 Prozent sank. Im Jahr 2007 untersuchten Hulsewede et al. berichteten über ein 808-nm-Mikrokanal-gekühltes Halbleiterlaser-Array, eine Hohlraumlänge von 1,5 mm, einen Füllfaktor von 20 Prozent und eine kontinuierliche Ausgangsleistung von 90 W. Maximaler elektrooptischer Umwandlungswirkungsgrad bei 25 °C 65 Prozent. Im selben Jahr veröffentlichten Peters et al. berichteten, dass der höchste elektrooptische Umwandlungswirkungsgrad eines mikrokanalgekühlten 100-W-976-nm-Halbleiterlaser-Arrays bei Raumtemperatur 76 Prozent betrug. Dies war der höchste Wirkungsgrad, der bei Raumtemperatur für ein 976-nm-Halbleiterlaser-Array gemeldet wurde. Crump et al. berichteten über die Ausgangseigenschaften eines 810-nm-Halbleiterlaser-Arrays bei verschiedenen Temperaturen, den höchsten elektrooptischen Umwandlungswirkungsgrad von 62 Prozent bei 23 °C, und das Gerät kann noch bei 70 °C arbeiten. Im Jahr 1999 stellten Wang et al. berichteten über einen durch MBE gezüchteten 808-nm-Einzelröhren-Halbleiterlaser, der einen sehr geringen Intracavity-Verlust von 0,75 cm −1 und einen maximalen Wirkungsgrad von 65,5 Prozent erreichte. Auch bei der hohen Effizienz von 808 nm hat China einige Fortschritte gemacht.

Da das GAAS-basierte Halbleitermaterial eine gewisse Lichtabsorption bei der Laserwellenlänge von 808 nm aufweist, ist die elektrooptische Umwandlungseffizienz von 808-nm-Geräten etwa 5 Prozent -10 Prozent niedriger als die von 976 nm und die Effizienz von 808-nm-Halbleiterlaser-Arrays beträgt im Allgemeinen 50 Prozent -55 Prozent, und der beste Wert im Labor liegt bei etwa 65 Prozent. Bei der Materialauswahl weisen aluminiumhaltige Materialien (AlGaAs) eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit auf, lassen sich durch den Komponentengradienten und die Dotierungssteuerung leicht mit niedrigem Serienwiderstand und thermischem Widerstand erreichen, und der AlGaAs-basierte Materialepitaxiewachstumsprozess ist ausgereift und zuverlässig Daher ist es das idealste Material, um eine hohe elektrooptische Umwandlungseffizienz von 808 nm zu erreichen. Basierend auf der Analyse der Faktoren, die die elektrooptische Umwandlungseffizienz eines Halbleiterlasers einschränken, entwirft dieses Papier eine asymmetrische breite Wellenleiterstruktur, optimiert die Struktur und Dotierung der Wellenleiterschicht und des Mantels vom P-Typ und erzielt einen extrem geringen Absorptionsverlust der Hohlraum. Gleichzeitig wird in Kombination mit einer Technologie zur Gerätevorbereitung mit geringen Defekten und geringer Belastung die hocheffiziente Leistung des 808-nm-Halbleiterlaser-Arrays realisiert.

Der optische Absorptionsverlust von P-Typ-Wellenleitern und -Manteln wird durch Vergleich der symmetrischen und asymmetrischen breiten Wellenleiterstrukturen untersucht. Der gesamte optische Absorptionsverlust von P-Typ-Wellenleiter und Mantel beträgt 1,77 cm−1, wobei der P-Typ-Wellenleiterverlust 0,56 cm−1 und der P-Typ-Mantelverlust {{1{{ 15}}}}.81 cm−1, was 77 Prozent des Gesamtverlusts ausmacht. Durch Optimierung der asymmetrischen breiten Wellenleiterstruktur und Optimierung der Dicke und Zusammensetzung der P-Typ-Wellenleiterschicht wird der optische Absorptionsverlust der asymmetrischen Wellenleiterstruktur nach der Optimierung auf 0.63 cm−1 reduziert, und die P- Der Verlust der Wellenleiterschicht beträgt 0,15 cm−1

Der P-Typ-Mantelverlust beträgt 0,05 cm−1 und macht 32 Prozent des Gesamtverlusts aus. Die optimierte Epitaxiestruktur wird verwendet, um eine hohe Leistung und einen hocheffizienten Output eines 808-nm-Halbleiterlaser-Arrays zu erreichen. Bei einer Raumtemperatur von 25 °C und einem Injektionsstrom von 135 A beträgt die Arbeitsspannung 1,76 V, die optische Ausgangsleistung ist größer als 150 W und bei einem Injektionsstrom von 100 A, dem höchsten elektrischen Wert, tritt kein thermisches Sättigungsphänomen auf - Die optische Umwandlungseffizienz beträgt 65,5 Prozent, was die höchste in China gemeldete Effizienz eines 808-nm-Halbleiterlaser-Arrays darstellt.

Anwendung eines 808-nm-Halbleiterlasersr

Der Halbleiterlaser ist aufgrund seines breiten Wellenlängenbereichs, seiner einfachen Herstellung, seiner niedrigen Kosten, seiner einfachen Massenproduktion sowie seiner geringen Größe, seines geringen Gewichts und seiner langen Lebensdauer früher ausgereift und weist eine schnellere Entwicklung als eine Klasse von Lasern auf Entwicklung, ein breites Anwendungsspektrum, H hat mehr als 300 Arten, das wichtigste Anwendungsgebiet des Halbleiterlasers ist das Gb-Stadtnetzwerk. Der Anwendungsbereich von Halbleiterlasern deckt den gesamten Bereich der Optoelektronik ab und ist zur Kerntechnologie der heutigen Optoelektronik-Wissenschaft geworden. Halbleiterlaser in Laserentfernungsmessungen, Laserradar, Laserkommunikation, Laser-Analogwaffen, Laserwarnung, Laserführung und -verfolgung, Zündung und Detonation, automatische Steuerung, Erkennungsinstrumente usw.

Nudeln sind weit verbreitet und haben einen breiten Markt geschaffen. 808-nm-Halbleiterlaser finden wichtige Anwendungen bei der Laserbearbeitung von mechanischen Präzisionsteilen und werden auch zur idealsten und effizientesten Pumplichtquelle für Festkörperlaser. Aufgrund ihrer hohen Effizienz, hohen Zuverlässigkeit und Miniaturisierungsvorteile wurden Festkörperlaser ständig weiterentwickelt.

Auch in der Druckindustrie und im medizinischen Bereich finden 808-nm-Halbleiterlaser Anwendung. Darüber hinaus werden 808-nm-Halbleiterlaser häufig in optischen Plattensystemen wie CD-Playern und DVD-Systemen eingesetzt, und hochdichte optische Speicherlaser mit sichtbarer Oberflächenemission in optischen Platten, Druckern und Displays haben sehr wichtige Anwendungen. Da der 808-nm-Halbleiterlaser eine Wellenlängenabstimmung durch Ändern des Magnetfelds oder Anpassen des Stroms erreichen kann und eine Laserleistung mit einer sehr schmalen Linienbreite erzielt werden kann, kann der Halbleiterlaser für die hochauflösende Spektralforschung verwendet werden. Der abgestimmte Laser ist ein wichtiges Werkzeug für die schnelle Entwicklung der Laserspektroskopie zur tiefgreifenden Untersuchung der Struktur der Materie. Das leistungsstarke Mittelinfrarot-LD (3,51 m) hat ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Infrarot-Gegenmaßnahmen, Infrarotbeleuchtung, LiDAR, atmosphärische Fenster, Freiraumkommunikation, Atmosphärenüberwachung und chemische Spektroskopie.

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