Pooljuhtlaserite tehnoloogiaarendus ja rakendusvaldkonnad

1. SissejuhatusPooljuhtlaserid
Pooljuhtlasereid tuntakse tavaliselt laserdioodidena, kuna nad kasutavad töömaterjalina pooljuhtmaterjale, mistõttu neid nimetatakse pooljuhtlaseriteks. Pooljuhtlaser koosneb fiibersidestatud pooljuhtlaseri moodulist, kiirte kombineerimise seadmest, laserenergia ülekandekaablist, toitesüsteemist, juhtimissüsteemist ja mehaanilisest konstruktsioonist jne ning realiseerib laserväljundi ajami ja seire all. toitesüsteemist ja juhtimissüsteemist. Pooljuhtlaserite enamkasutatavad tööained on peamiselt galliumarseniid (GaAs), kaadmiumsulfiid (CdS), indiumfosfiid (InP), tsinksulfiid (ZnS) jne. Erinevate tööainete järgi on kolm peamist ergutusmeetodit: elektriline. süstimine, pump ja suure energiaga elektronkiire ergastamine.

(1) Elektriliselt injektsiooniga pooljuhtlaserites kasutatakse pooljuhtpindade ühendusdioodide valmistamisel peamiste materjalidena GaAS-i, CdS-i, InP-d, ZnS-i ja muid tööaineid. Elektrilise injektsiooni vastuvõtmisel on piki pärisuunalist nihket süstitav vool. Tööaine ergastatakse tekitama stimuleeritud emissiooni sõlmetasandi piirkonnas.
(2) Punp-tüüpi laserid, mis koosnevad üldiselt germaaniumi monokristallidest, mille kandjateks on augud (P-tüüpi pooljuhtide monokristallid) või germaaniumi monokristallidest, mille kandjateks on elektronid (N-tüüpi pooljuhid), mis on legeeritud kristallis leiduvate aktseptorlisanditega. Pooljuht monokristalli) kasutatakse töömaterjalina ja teiste laserite kiirgavat laserit kasutatakse pumba ergastamiseks populatsiooni inversiooni realiseerimiseks.
(3) Suure energiaga elektronkiirega ergastavad pooljuhtlaserid on töömaterjalide valikus üldiselt sarnased pumplaseritega, samuti kasutatakse pooljuhtgermaaniumi monokristalle. Siiski väärib märkimist, et P-tüüpi pooljuhtide monokristallide valikul kasutatakse suure energiaga elektronkiire. Ergastatud pooljuhtlaserid põhinevad peamiselt PbS-il. Peamised on CbS ja ZnO.

2. Dioodlaseri turu suurus

Pooljuhtlaserite eelisteks on väiksus, kerge kaal, pikk kasutusiga, kõrge töökindlus, madal energiatarve, kõrge elektro-optilise muundamise efektiivsus, lihtne masstootmine ja madal hind. Laialdaselt kasutatakse printereid jms, mis hõlmavad kogu optoelektroonika valdkonda.

Tehnoloogia pideva arengu ja läbimurde tõttu arenevad pooljuhtlaserid lühema emissioonilainepikkuse, suurema emissioonivõimsuse, üliväikese suuruse ja pika eluea suunas, et rahuldada erinevate rakenduste vajadusi ning tootekategooriad muutuvad üha enam. üha rikkalikum. Seda on laialdaselt kasutatud ka lasertöötluses, 3D-printimises, laserradaris, laserkauguses, sõjaväes, meditsiinis ja bioteadustes. Lisaks on suure võimsusega otsepooljuhtlasereid laialdaselt kasutatud lõikamise ja keevitamise valdkonnas, ühendades need edastamiseks optilise kiuga.

3. Pooljuhtlaserite rakendamine optoelektroonika valdkonnas
(1) Kiudoptiline side. Pooljuhtlaser on kiudoptilise sidesüsteemi ainus praktiline valgusallikas ja kiudoptiline side on muutunud kaasaegse sidetehnoloogia peavooluks.
(2) CD juurdepääs. Pooljuhtlasereid on kasutatud optiliste ketaste salvestamisel ja selle suurim eelis on see, et salvestatava heli-, teksti- ja pildiinfo hulk on väga suur. Siniste ja roheliste laserite kasutamine võib oluliselt parandada optiliste ketaste salvestustihedust.
(3) Spektraalanalüüs. Kaug-infrapuna-häälestatavaid pooljuhtlasereid on kasutatud keskkonnagaaside analüüsimisel, õhusaaste, sõidukite heitgaaside jms jälgimisel. Seda saab kasutada tööstuses aur-sadestamise protsessi jälgimiseks.
(4) Optiline teabetöötlus. Pooljuhtlasereid on kasutatud optilistes infosüsteemides. Pinda kiirgavate pooljuhtlaserite kahemõõtmelised massiivid on ideaalsed valgusallikad optiliste paralleeltöötlussüsteemide jaoks, mida hakatakse kasutama arvutites ja optilistes närvivõrkudes. 5) Laseri mikrotööstus. Q-lülitusega pooljuhtlaserite tekitatud suure energiaga ülilühikeste valgusimpulsside abil saab lõigata ja puurida integraallülitusi.
(5) Laseralarm. Pooljuhtlaserhäireid kasutatakse laialdaselt, sealhulgas vargusvastaseid häireid, veetaseme häireid ja sõidukite kaugushäireid.
(6) Laserprinterid. Suure võimsusega pooljuhtlasereid kasutatakse juba laserprinterites. Sinise ja rohelise laseri kasutamine võib oluliselt parandada printimiskiirust ja eraldusvõimet.
(7) Laser-vöötkoodiskanner. Pooljuhtlaser-vöötkoodiskannereid on laialdaselt kasutatud kaupade müügil ning raamatute ja failide haldamisel.
(8) Kõrglahutusega laserteleviisor. Lähitulevikus saab turule tuua elektronkiiretorudeta pooljuhtlasertelerid. See kasutab punast, sinist ja rohelist laserit ning selle energiatarve on hinnanguliselt 20 protsenti väiksem kui olemasolevatel teleritel.

4. Kus on pooljuhtlaserite tulevik?

Praegu on pooljuhtlaserite suurim rakendus kiudlaserite ja tahkislaserite pumbaallikana. Kui pooljuhtlaserit kasutatakse kiudlaseri pumbaallikana, saab pumbasüsteemi struktuuri oluliselt lihtsustada, suurendades ühiku võimsust ja suurendada pumba võimsustaset. Kuna fiiberlaseritel ja pooljuhtlaseritel on järjest kõrgemad väljundvõimsuse nõuded, esitatakse kõrgemaid nõudeid ka pooljuhtpumbaallikate võimsusele.

Kiirte kvaliteedi piiratuse tõttu on traditsioonilisi pooljuhtlasereid raske otseselt metalli lõikamiseks kasutada. Viimastel aastatel on pooljuhtide sidestustehnoloogia täiustamise ja uue kiirte kombineerimise tehnoloogia järkjärgulise valmimise tõttu mõned pooljuhtlaserid, mille kiudväljund on üle kilovati, vastata ka lõikekiire kvaliteedi nõuetele. Lisaks on pooljuhtlaserite lainepikkuste mitmekesisuse tõttu lühikese lainepikkusega pooljuhtlaserite lainepikkus väga lähedane alumiiniumi lainepikkuse neeldumismaksimumile. Seetõttu sobivad suure võimsusega pooljuhtlaserid autotööstuses väga hästi alumiiniumist autokerede keevitamiseks. Praegu on autotööstuse tootmisprotsessis laialdaselt kasutatud pooljuhtlasereid laseri väljundvõimsusega 2KW kuni 6KW.

Materjalide vahetu töötlemise vallas on pooljuhtlaserite kiire kvaliteet fiiberlaserite omast raske ületada. Kuid õhukeste plaatide keevitamise ja lõikamise rakendustes on pooljuhtlaserid väga sobivad. Suure võimsusega pooljuhtlaserite arendamine on võimaldanud paljusid olulisi rakendusi. Need laserid on asendanud palju traditsioonilisi tehnoloogiaid ja toonud meile palju uusi tooteid.

Üldiselt võib öelda, et tänu tehnoloogia pidevale arengule on pooljuhtlaserite kasutusvaldkonnad pidevas muutumises ja need muutused toimuvad siiani. Üldiselt arenevad pooljuhtlaserid lühemate emissioonilainepikkuste ja suuremate emissioonivõimsuste suunas, et vastata praegustele turunõuetele.

Kontaktinfo:

Kui teil on ideid, võtke meiega ühendust. Pole tähtis, kus meie kliendid on ja millised on meie nõudmised, järgime oma eesmärki pakkuda oma klientidele kõrget kvaliteeti, madalaid hindu ja parimat teenust.