高出力、高効率の 808 nm 半導体レーザーについて何を知っていますか?

ハイパワー808nm半導体レーザーおよびその励起固体レーザー (Nd:YAG) は、高度な製造、医療美容、航空宇宙、レーザー ディスプレイ、その他の分野で幅広い応用が期待されています。 これらの用途では、半導体レーザーの小型化、軽量化が求められることが多く、レーザーシステム全体のエネルギー消費量、体積、重量を削減するには、半導体レーザーの電気光変換効率を向上させることが最も効果的な技術的手段となります。 高効率半導体レーザーの研究は現在、国内外で注目を集めている研究方向です。 2016年、ドイツは最近、200-220Kの低温範囲で1.6kWを超える単一バーのピーク出力と80パーセントを超える電気光変換効率を達成するクロレーザープログラムを提案しました。 2015 年、山形ら。 は、最適化された光制限係数を備えた新しい 915 nm ADCH (非対称分離閉じ込めヘテロ構造) 構造を報告しました。 2014 年に、Pietvzak ら。 [6] は、ストリップ幅 90 μm、発光ドット 5 個、出力 55 W、最大効率 69 パーセントを備えた 915 nm 半導体レーザー アレイを報告しました。

2013 では、Crump et al. 半導体レーザーの電気光変換効率を制限する一連の要因を解析し、極端な二重非対称導波路構造(EDAS)を提案し、実験により検証した。 2012 年に、Lauer らは、室温における 976 nm の単一チューブの最大電気光変換効率が 76 パーセントであると報告しました。 2010年、Caoらは、導波路とクラッド構造を最適化することにより、808nm 50Wのバーが67パーセントの電気光変換効率を達成したと報告した。 ただし、テスト温度は 5°C と低く、室温 25°C では効率が 64% に低下しました。2007 年に Hulsewede et al. は、808 nm マイクロチャネル冷却半導体レーザー アレイ、キャビティ長 1.5 mm、充填率 20 パーセント、連続出力 90 W であることを報告しました。25 °C での最大電気光変換効率は 65 パーセントです。 同じ年に、ピーターズら。 は、室温での 100 W 976 nm マイクロチャネル冷却半導体レーザー アレイの最高の電気光変換効率は 76 パーセントであると報告しました。これは、室温で報告された 976 nm 半導体レーザー アレイの最高効率でした。 クランプら。 らは、さまざまな温度での 810 nm 半導体レーザー アレイの出力特性を報告しました。電気光変換効率は 23 °C で 62 パーセントが最も高く、デバイスは 70 °C でも動作可能です。 1999 年に、Wang ら。 は、MBE によって成長させた 808 nm 単管半導体レーザーを報告しました。このレーザーは、0.75 cm -1 という非常に低いキャビティ内損失と 65.5 パーセントの最大効率を達成しました。 中国も 808nm の高効率においてある程度の進歩を遂げています。

GAAS ベースの半導体材料は 808 nm の発振波長で一定の光吸収を有するため、808 nm デバイスの電気光変換効率は 976 nm の場合よりも約 5 パーセント -10 パーセント低くなります。 808 nm 半導体レーザー アレイの割合は一般に 50 パーセント -55 パーセントで、実験室での最良のレベルは約 65 パーセントです。 材料の選択では、アルミニウム含有材料 (AlGaAs) は電気伝導率と熱伝導率が高く、成分勾配とドーピング制御を通じて低い直列抵抗と熱抵抗を容易に達成できます。また、AlGaAs ベースの材料エピタキシー成長プロセスは成熟していて信頼性があります。したがって、808 nm の高い電気光変換効率を達成するには最も理想的な材料です。 本稿では、半導体レーザーの電気光変換効率を制限する要因の分析に基づいて、非対称の幅広導波路構造を設計し、P型導波路層とクラッドの構造とドーピングを最適化し、極めて低い吸収損失を達成します。空洞。 同時に、低欠陥・低応力のデバイス作製技術と組み合わせることで、808nm半導体レーザーアレイの高効率出力を実現します。

P型導波路とクラッドの光吸収損失を,対称および非対称の幅広導波路構造を比較することによって研究した。 P型導波路とクラッドの合計光吸収損失は1.77cm-1であり、そのうちP型導波路損失は0.56cm-1、P型クラッド損失は{{1{{ 15}}}}.81 cm−1、全損失の 77 パーセントを占めます。 非対称幅広導波路構造を最適化し、P型導波路層の厚さと組成を最適化することにより、非対称導波路構造の光吸収損失は最適化後に0.63 cm-1に低減され、P-タイプの導波路層損失は0.15cm−1

P 型クラッド損失は 0.05 cm−1 で、全損失の 32 パーセントを占めます。 最適化されたエピタキシャル構造により、808nm半導体レーザーアレイの高出力・高効率出力を実現しています。 室温 25 °C で、注入電流が 135 A の場合、動作電圧は 1.76 V、光出力は 150 W を超え、注入電流が 100 A の場合、熱飽和現象は発生しません。 -光変換効率は65.5パーセントで、これは中国で報告されている808nm半導体レーザーアレイの最高効率です。

808nm半導体レーザーの応用r

半導体レーザーは、波長範囲が広く、製造が簡単で、コストが低く、量産が容易で、小型、軽量、長寿命であるため、あるクラスのレーザーの中でより早く成熟し、より速く進歩しています。開発、幅広い用途、H は 300 種類以上あり、半導体レーザーの最も重要な応用分野は Gb シティ ネットワークです。 半導体レーザーの応用範囲はオプトエレクトロニクスの全分野に及び、今日のオプトエレクトロニクス科学の中核技術となっています。 レーザー測距、レーザーレーダー、レーザー通信、レーザーアナログ兵器、レーザー警告、レーザー誘導および追跡、点火および爆発、自動制御、検出機器などの半導体レーザー。

麺類は広く使用されており、幅広い市場を形成しています。 808nm 半導体レーザーは、精密機械部品のレーザー加工に重要な用途があり、固体レーザーにとって最も理想的かつ効率的な励起光源にもなります。 固体レーザーは、高効率、高信頼性、小型化の利点により、常に更新されています。

印刷業界や医療分野でも、808nm 半導体レーザーが応用されています。 さらに、808nm半導体レーザーは、CDプレーヤーやDVDシステムなどの光ディスクシステムで広く使用されており、光ディスク、プリンター、ディスプレイなどの高密度光メモリー可視面発光レーザーは非常に重要な用途を持っています。 808nm半導体レーザーは、磁場の変化や電流の調整により波長調整が可能であり、非常に狭い線幅のレーザー出力が得られるため、高分解能のスペクトル研究に使用できます。 調整されたレーザーは、物質の構造の詳細な研究におけるレーザー分光法の急速な発展にとって重要なツールです。 高出力中赤外 (3.51m) LD は、赤外対策、赤外照明、LiDAR、大気 Windows、自由空間通信、大気監視、化学分光法など幅広い用途に使用できます。

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