Дизајнерски размислувања зависокомоќен полупроводнички ласер
Оваа статија систематски ќе ги разработи основните размислувања за дизајнот и методите за имплементација на полупроводници со висока моќност.ласерВрз основа на општата идеја за „зголемување на горната граница на моќноста со проширување на светлосниот волумен, оптимизирање на патеките за конверзија и дисипација на енергија, а воедно и избегнување на катастрофално оптичко оштетување (COD)“, спроведена е длабинска анализа од 9 клучни аспекти:
1. Широка емисиона област: Со усвојување на структура на широка површина (како што е зголемување на ширината на емисионата област W од неколку микрометри на 50-200 микрометри), максималната излезна моќност може директно линеарно да се зголеми, што е основниот метод за добивање излез од една цевка на ниво на вати или дури десетици вати, но го жртвува квалитетот на зракот.
2. Долга празнина: Зголемувањето на должината на празнината е клучот за подобрување на перформансите на електричното греење и постигнување ефикасна и моќна работа. Неговата суштина лежи во ефикасното намалување на термичкиот отпор и отпорноста на уредот, со што се потиснува зголемувањето на температурата на спојот на активниот регион, намалувајќи ги ефектите на сатурација на моќност и подобрувајќи ја излезната моќност и ефикасност.
3. Проширување на брановодите и асиметричните оптички шуплини: Со проширување на распределбата на оптичкото поле (како што е користењето на структури на асиметрични оптички шуплини), преклопувањето помеѓу оптичкото поле и областите со големи загуби на апсорпција може да се намали, значително намалувајќи ги внатрешните загуби, подобрувајќи ја квантната ефикасност и намалувајќи го генерирањето на топлина. Во исто време, може да се подобри и квалитетот на зракот во вертикална насока.
4. Фактор на полнење: Кај уредите со шипки, факторот на полнење (односот на вкупната ширина на единицата што емитува светлина кон вкупната ширина на шипката) е основен параметар за балансирање на густината на излезна моќност и тешкотијата на управување со топлината. Високиот фактор на полнење носи висока густина на моќност, но бара екстремно висока дисипација на топлина, додека нискиот фактор на полнење е поповолен за управување со топлината и ја подобрува сигурноста.
6. Технологија за заштита на крајната површина: Подобрувањето на прагот на катастрофално оштетување на оптичкото огледало (COMD) на крајната површина е клучот за пробивање на тесното грло на напојувањето. Статијата разработува три главни технологии:
6.1 Пасивација и премачкување на површината на шуплината: Со нанесување на слоеви за пасивација и премачкување на филмови со висока рефлективност/антирефлексија, дефектите на површината на шуплината се пасивираат, нерадијативната рекомбинација е потисната и прагот на COMD е значително подобрен.
6.2 Технологија на неапсорпционен прозорец: Користење на квантна хибридизација на бунари и други техники за формирање на транспарентен регион на прозорецот на крајната површина за да се намали апсорпцијата на светлина и да се спречи COMD.
6.3 Технологија на зона без инјектирање на површината на празнината: Воведете зона без инјектирање на струја во близина на површината на празнината за да се намали концентрацијата на носачот и нерадијативната рекомбинација на површината на празнината.
7. Дизајн со висока осветленост: Воведени се две техники за добивање излез со висока осветленост за да се реши проблемот со слаб квалитет на зракот кај ласерот со широка површина:
7.1. Конусна структура: Со комбинирање на тесната „област за сеење“ на брановодот на предниот крај и „областа за засилување на конусот“ на задниот крај, квалитетот на зракот близу до границата на дифракција се одржува додека се засилува моќноста.
7.2 Контрола на модот: Воведување на микроструктури во широк опсег за селективно зголемување на загубата на попречни модови од повисок ред, со што се подобрува квалитетот на зракот.
8. Квантна бунар за напрегање и компензација на напрегање: Воведувањето на напрегање во активниот регион на квантната бунар може да ја оптимизира структурата на лентата, да го подобри диференцијалното засилување, со што се намалува прагот на струја, се подобрува ефикасноста и се подобруваат карактеристиките на висока температура. Технологијата за компензација на напрегање спречува акумулација на напрегање и дефекти со растење на бариерни слоеви со спротивна напрегање, обезбедувајќи квалитет на материјалот.
9. Напредно термичко управување и пакување со низок стрес: Како одговор на предизвиците за дисипација на топлина предизвикани од високата густина на моќност, овој напис воведува нови материјали за ладилник (како што се дијамантски композитни материјали), микроканални ладилници и технологии за пакување кои користат материјали за интерфејс со низок стрес за да се постигне ултра висок капацитет за дисипација на топлина и да се подобри сигурноста.
10. Дистрибуиран брановод: Како интринзична шема за управување со топлината на ниво на чип, оваа структура го дели гребениот брановод на зона на побудување и зона на пасивна дисипација на топлина по должината на шуплината, и конструира попречен топлински канал во внатрешноста на чипот за ефикасно дисипирање на топлината, пробивајќи ги ограничувањата на традиционалните методи на дисипација на топлина.
Резимето и перспективата истакнуваат дека дизајнот на високомоќниполупроводнички ласере проблем со повеќекратна оптимизација што вклучува електрична енергија, оптика, термодинамика и сигурност. Потребно е да се постигне најдобра рамнотежа помеѓу трите основни дизајни: широка емисиона површина, долга празнина и проширен брановод, и технологиите што се справуваат со трите главни предизвици: термичко управување, оштетување на крајната површина и квалитет на зракот. Понатамошното подобрување на идните перформанси ќе зависи од развојот на нови материјали, нови физички механизми и нови производствени процеси.
Време на објавување: 21 мај 2026 година