Cosa sai dei laser a semiconduttore ad alta potenza e ad alta efficienza da 808 nm?

L'alta potenzaLaser a semiconduttore da 808 nme il suo laser a stato solido pompato (Nd:YAG) hanno ampie prospettive di applicazione nella produzione avanzata, cosmetologia medica, aerospaziale, display laser e altri campi. In queste applicazioni, la miniaturizzazione e la leggerezza dei laser a semiconduttore sono spesso richieste e il miglioramento dell'efficienza di conversione elettro-ottica dei laser a semiconduttore è il modo tecnico più efficace per ridurre il consumo di energia, il volume e il peso dell'intero sistema laser. La ricerca sui laser a semiconduttore ad alta efficienza è attualmente una direzione di ricerca calda in patria e all'estero. Nel 2016, la Germania ha recentemente proposto il programma Crolaser per ottenere una potenza di picco a barra singola superiore a 1,6 kW e un'efficienza di conversione elettro-ottica superiore all'80% nell'intervallo di bassa temperatura di 200-220K. Nel 2015, Yamagata et al. riportato una nuova struttura ADCH da 915 nm (eterostruttura di confinamento disaccoppiata asimmetrica) con fattore di limitazione ottico ottimizzato. Nel 2014, Pietvzak et al. [6] hanno riportato un array laser a semiconduttore da 915 nm con una larghezza della striscia di 90 µm, 5 punti luminosi, una potenza di uscita di 55 W e un'efficienza massima del 69%.

In 2013, Crump et al. Ha analizzato una serie di fattori che limitano l'efficienza di conversione elettro-ottica dei laser a semiconduttore e ha proposto una struttura a doppia guida d'onda asimmetrica estrema (EDAS), che è stata verificata mediante esperimenti. Nel 2012, Lauer et al hanno riferito che la massima efficienza di conversione elettro-ottica di un singolo tubo di 976 nm a temperatura ambiente era del 76%. Nel 2010, Cao et al hanno riferito che la barra di 808 nm 50 W ha raggiunto un'efficienza di conversione elettro-ottica del 67% ottimizzando la guida d'onda e la struttura del rivestimento. Tuttavia, la temperatura del test era di soli 5◦C, mentre l'efficienza è scesa al 64% a una temperatura ambiente di 25◦C. Nel 2007 Hulsewede et al. ha riferito che l'array laser a semiconduttore raffreddato a microcanali da 808 nm, la lunghezza della cavità di 1,5 mm, il fattore di riempimento del 20 percento e la potenza di uscita continua di 90 W. Massima efficienza di conversione elettro-ottica a 25 ◦C 65 percento. Nello stesso anno, Peters et al. ha riferito che la massima efficienza di conversione elettro-ottica di un array laser a semiconduttore raffreddato a microcanali da 100 W a 976 nm a temperatura ambiente era del 76%, che era la massima efficienza riportata a temperatura ambiente di un array laser a semiconduttore da 976 nm. Cromp et al. ha riportato le caratteristiche di uscita di un array laser a semiconduttore da 810 nm a diverse temperature, la massima efficienza di conversione elettro-ottica del 62 percento a 23 ◦C e il dispositivo può ancora funzionare a 70 ◦C. Nel 1999 Wang e coll. riportato un laser a semiconduttore a tubo singolo da 808 nm cresciuto da MBE, che ha raggiunto una perdita intracavità molto bassa di 0,75 cm-1 e un'efficienza massima del 65,5%. Anche la Cina ha fatto progressi nell'elevata efficienza di 808 nm.

Poiché il materiale semiconduttore basato su GAAS ha un certo assorbimento della luce alla lunghezza d'onda laser di 808 nm, l'efficienza di conversione elettro-ottica dei dispositivi a 808 nm è inferiore di circa il 5 percento -10 percento rispetto a quella di 976 nm e l'efficienza di array di laser a semiconduttore da 808 nm è generalmente del 50 percento -55 percento e il miglior livello in laboratorio è di circa il 65 percento . Nella selezione dei materiali, i materiali contenenti alluminio (AlGaAs) hanno un'elevata conduttività elettrica e termica, è facile ottenere una bassa resistenza in serie e resistenza termica attraverso il gradiente dei componenti e il controllo del drogaggio, e il processo di crescita dell'epitassia del materiale basato su AlGaAs è maturo e affidabile , quindi è il materiale più ideale per ottenere un'elevata efficienza di conversione elettro-ottica di 808 nm. Sulla base dell'analisi dei fattori che limitano l'efficienza di conversione elettro-ottica di un laser a semiconduttore, questo documento progetta una struttura a guida d'onda larga asimmetrica, ottimizza la struttura e il drogaggio dello strato e del rivestimento della guida d'onda di tipo P e raggiunge una perdita di assorbimento estremamente bassa in la cavità. Allo stesso tempo, in combinazione con la tecnologia di preparazione del dispositivo a basso difetto ea basso stress, viene realizzata l'uscita ad alta efficienza dell'array laser a semiconduttore da 808 nm.

La perdita di assorbimento ottico della guida d'onda e del rivestimento di tipo P viene studiata confrontando le strutture di guida d'onda ampia simmetrica e asimmetrica. La perdita di assorbimento ottico totale della guida d'onda e del rivestimento di tipo P è di 1,77 cm−1, tra cui la perdita della guida d'onda di tipo P è 0,56 cm−1 e la perdita del rivestimento di tipo P è {{1{{ 15}}}}.81 cm−1, pari al 77 percento della perdita totale. Ottimizzando la struttura della guida d'onda larga asimmetrica e ottimizzando lo spessore e la composizione dello strato di guida d'onda di tipo P, la perdita di assorbimento ottico della struttura della guida d'onda asimmetrica viene ridotta a 0.63 cm−1 dopo l'ottimizzazione e il P- la perdita dello strato di guida d'onda è di 0,15 cm−1

La perdita di rivestimento di tipo P è 0.05 cm−1, rappresentando il 32% della perdita totale. La struttura epitassiale ottimizzata viene utilizzata per ottenere un'uscita ad alta potenza e ad alta efficienza dell'array laser a semiconduttore da 808 nm. A temperatura ambiente 25 ◦C, quando la corrente di iniezione è 135 A, la tensione di lavoro è 1,76 V, la potenza ottica in uscita è maggiore di 150 W e non vi è alcun fenomeno di saturazione termica quando la corrente di iniezione è 100 A, la massima elettro -l'efficienza di conversione ottica è del 65,5%, che è la più alta efficienza dell'array laser a semiconduttore da 808 nm riportata in Cina.

Applicazione del laser a semiconduttore da 808 nmr

Il laser a semiconduttore è maturo prima, con progressi più rapidi di una classe di laser, a causa della sua ampia gamma di lunghezze d'onda, produzione semplice, basso costo, facilità di produzione di massa e dimensioni ridotte, leggerezza, lunga durata, all'interno di questo, una varietà di rapide sviluppo, una vasta gamma di applicazioni, H ha più di 300 tipi, il campo di applicazione più importante del laser a semiconduttore è la rete cittadina Gb. La gamma di applicazioni dei laser a semiconduttore copre l'intero campo dell'optoelettronica ed è diventata la tecnologia di base dell'odierna scienza dell'optoelettronica. Laser a semiconduttore nel raggio laser, radar laser, comunicazione laser, armi analogiche laser, avviso laser, guida e tracciamento laser, accensione e detonazione, controllo automatico, strumenti di rilevamento e così via.

I noodles sono stati ampiamente utilizzati e hanno formato un ampio mercato. I laser a semiconduttore a 808 nm hanno importanti applicazioni nella lavorazione laser di parti meccaniche di precisione e diventano anche la sorgente di luce di pompaggio più ideale ed efficiente per i laser a stato solido. Grazie all'elevata efficienza, all'elevata affidabilità e ai vantaggi della miniaturizzazione, i laser a stato solido sono stati costantemente aggiornati.

Nell'industria della stampa e nei campi medici, anche i laser a semiconduttore a 808 nm hanno applicazioni. Inoltre, i laser a semiconduttore a 808 nm sono stati ampiamente utilizzati nei sistemi di dischi ottici, come lettori CD e sistemi DVD e i laser ad emissione superficiale visibile della memoria ottica ad alta densità nei dischi ottici, nelle stampanti e nei display hanno applicazioni molto importanti. Poiché il laser a semiconduttore a 808 nm può ottenere la sintonizzazione della lunghezza d'onda modificando il campo magnetico o regolando la corrente e si può ottenere l'uscita laser con una larghezza della linea molto ridotta, il laser a semiconduttore può essere utilizzato per la ricerca spettrale ad alta risoluzione. Il laser sintonizzato è uno strumento importante per il rapido sviluppo della spettroscopia laser nello studio approfondito della struttura della materia. L'LD ad alta potenza nel medio infrarosso (3,51 m) ha un'ampia gamma di applicazioni in contromisure a infrarossi, illuminazione a infrarossi, liDAR, finestre atmosferiche, comunicazioni nello spazio libero, sorveglianza atmosferica e spettroscopia chimica.

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