高功率半導(dǎo)體激光器的關(guān)鍵技術(shù)
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化
高質(zhì)量的外延材料生長技術(shù)
半導(dǎo)體激光器外延材料生長技術(shù)是半導(dǎo)體激光器研制的核心。高質(zhì)量的外延材料生長工藝，極低的表面缺陷密度和體內(nèi)缺陷密度是實現(xiàn)高峰值功率輸出的前提和保證。另外雜質(zhì)在半導(dǎo)體材料中也起著重要的作用，可以說，沒有精確的半導(dǎo)體外延摻雜工藝，就沒有高性能的量子阱激光器。主要通過對摻雜曲線的優(yōu)化，減少光場與重摻雜區(qū)域的重疊，從而減少自由載流子吸收損耗，提高器件的轉(zhuǎn)換效率。
腔面處理技術(shù)
大功率半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用通常要求激光器輸出功率很高且有較好的可靠性。而制約半導(dǎo)體激光器輸出功率的主要瓶頸就是高功率密度下腔面退化導(dǎo)致的光學(xué)災(zāi)變損傷(COMD)。
集成封裝技術(shù)
激光芯片的冷卻和封裝是制造大功率半導(dǎo)體激光器的重要環(huán)節(jié)，而激光器光束整形和激光集成技術(shù)是獲得千瓦、萬瓦級激光的主要途徑。由于大功率半導(dǎo)體激光器的輸出功率高、發(fā)光面積小，其工作時產(chǎn)生的熱量密度很高，這對封裝結(jié)構(gòu)和工藝提出了更高要求。高功率半導(dǎo)體激光器封裝關(guān)鍵技術(shù)研究，就是從熱、封裝材料、應(yīng)力方面著手，解決熱管理和熱應(yīng)力的封裝設(shè)計，實現(xiàn)直接半導(dǎo)體激光器向高功率、高亮度、高可靠性發(fā)展的技術(shù)突破。
半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用
半導(dǎo)體激光器的直接應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的拓展。除了作為固體激光器、光纖激光器的泵源之外，還直接應(yīng)用于光通訊、工業(yè)加工、醫(yī)療美容、照明監(jiān)控等很多領(lǐng)域。近年來半導(dǎo)體激光器在3D傳感、激光雷達、激光顯示等領(lǐng)域的新應(yīng)用已吸引了人們極大的關(guān)注。
通信與光存儲
光通信領(lǐng)域目前仍是半導(dǎo)體激光器應(yīng)用的最大市場，光纖通信已經(jīng)成為當代通信技術(shù)的主流。同時也是光并行處理系統(tǒng)的理想光源，可以用于光計算機和光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。目前光通信領(lǐng)域主要應(yīng)用的是1.3 μm和1.55 μm的InGaAsP/InP半導(dǎo)體激光器。而光信息和存儲主要應(yīng)用的紅光激光器和藍光激光器，可實現(xiàn)高密度信息存儲和處理。
抽運光源
圖 光纖耦合輸出抽運源
激光顯示與醫(yī)療
激光顯示因具有色域空間大、亮度高、壽命長、易于實現(xiàn)大屏顯示等優(yōu)勢，市場潛力巨大。為了獲得更好的視覺體驗，激光顯示用的紅光激光器波長越短，能獲得更好的視覺體驗。比如人眼在640 nm的敏感系數(shù)是660 nm的3倍。但對于AlGaInP紅光半導(dǎo)體激光器，波長越短，有源區(qū)材料的帶隙越高，載流子更容易從有源區(qū)中溢出進入限制層，降低激光器的效率及可靠性。綜合各種因素，激光顯示用紅光激光器的波長一般選擇640 nm。在激光醫(yī)療領(lǐng)域，650 -680 nm紅光激光器的使用也越來越搶眼，在理療、細胞檢測、光動力治療等方面得到了很好的應(yīng)用。
圖 瓦級640~680 nm紅光半導(dǎo)體激光器
工業(yè)加工
圖 用于激光熔覆、醫(yī)療美容等領(lǐng)域的激光器bar條疊陣產(chǎn)品
照明監(jiān)控
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