पेशेवर ज्ञान

उच्च शक्ति अर्धचालक लेजर

सेमीकंडक्टर लेजरछोटे आकार, हल्के वजन, उच्च इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता, उच्च विश्वसनीयता और लंबे जीवन के फायदे हैं। औद्योगिक प्रसंस्करण, बायोमेडिसिन और राष्ट्रीय रक्षा के क्षेत्र में इसके महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। 1962 में, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने पहली पीढ़ी के GaAs सजातीय संरचना इंजेक्शन सेमीकंडक्टर लेजर को सफलतापूर्वक विकसित किया। 1963 में, पूर्व सोवियत विज्ञान अकादमी के योफेई इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स के अल्फेरोव और अन्य ने डबल हेटेरोजंक्शन सेमीकंडक्टर लेजर के सफल विकास की घोषणा की। 1980 के दशक के बाद, ऊर्जा बैंड इंजीनियरिंग सिद्धांत की शुरुआत के कारण, एक ही समय में नई क्रिस्टल एपिटैक्सियल सामग्री विकास प्रक्रियाओं का उदय [जैसे आणविक बीम एपिटेक्सी (एमबीई) और धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (एमओसीवीडी), आदि], क्वांटम वेल लेजर इतिहास के मंच पर हैं, डिवाइस के प्रदर्शन में काफी सुधार कर रहे हैं और उच्च शक्ति उत्पादन प्राप्त कर रहे हैं।
हाई-पावर सेमीकंडक्टर लेज़रों को मुख्य रूप से दो संरचनाओं में विभाजित किया जाता है: सिंगल ट्यूब और बार स्ट्रिप। एकल ट्यूब संरचना ज्यादातर चौड़ी पट्टी और बड़ी ऑप्टिकल गुहा के डिजाइन को अपनाती है, और उच्च शक्ति उत्पादन प्राप्त करने और गुहा की सतह की भयावह क्षति को कम करने के लिए लाभ क्षेत्र को बढ़ाती है; बार स्ट्रिप संरचना यह कई सिंगल-ट्यूब लेजर की समानांतर रैखिक सरणी है, एक ही समय में एकाधिक लेजर काम करते हैं, और फिर उच्च-शक्ति लेजर आउटपुट प्राप्त करने के लिए बीम और अन्य साधनों को जोड़ते हैं। मूल हाई-पावर सेमीकंडक्टर लेज़रों का उपयोग मुख्य रूप से सॉलिड-स्टेट लेज़रों और फ़ाइबर लेज़रों को पंप करने के लिए किया जाता है, जिसमें 808nm का वेवबैंड होता है। और 980nm। निकट-अवरक्त बैंड की परिपक्वता के साथउच्च शक्ति अर्धचालक लेजरइकाई प्रौद्योगिकी और लागत में कमी, उनके आधार पर सभी ठोस-राज्य लेजर और फाइबर लेजर के प्रदर्शन में लगातार सुधार हुआ है। सिंगल-ट्यूब कंटीन्यूअस वेव (CW) की आउटपुट पावर दशक की 8.1W 29.5W के स्तर तक पहुंच गई, बार CW आउटपुट पावर 1010W के स्तर तक पहुंच गई, और पल्स आउटपुट पावर 2800W के स्तर तक पहुंच गई, जिसने बहुत बढ़ावा दिया प्रसंस्करण क्षेत्र में लेजर प्रौद्योगिकी की आवेदन प्रक्रिया। पंप स्रोत के रूप में सेमीकंडक्टर लेज़रों की लागत कुल सॉलिड-स्टेट लेज़र की लागत का 1/3 ~ 1/2 है, जो फाइबर लेज़रों के 1/2 ~ 2/3 के लिए जिम्मेदार है। इसलिए, फाइबर लेजर और ऑल-सॉलिड-स्टेट लेजर के तेजी से विकास ने उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर के विकास में योगदान दिया है।
सेमीकंडक्टर लेजर के प्रदर्शन में निरंतर सुधार और लागत में लगातार कमी के साथ, इसकी आवेदन सीमा व्यापक और व्यापक हो गई है। हाई-पावर सेमीकंडक्टर लेज़र कैसे प्राप्त करें यह हमेशा अनुसंधान में सबसे आगे और हॉटस्पॉट रहा है। उच्च शक्ति अर्धचालक लेजर चिप्स प्राप्त करने के लिए, सामग्री, संरचना और गुहा सतह संरक्षण के तीन पहलुओं से शुरू करना आवश्यक है:
1) सामग्री प्रौद्योगिकी। यह दो पहलुओं से शुरू हो सकता है: लाभ बढ़ाना और ऑक्सीकरण को रोकना। इसी तरह की तकनीकों में स्ट्रेन्ड क्वांटम वेल टेक्नोलॉजी और एल्युमीनियम-फ्री क्वांटम वेल टेक्नोलॉजी शामिल हैं। 2) संरचनात्मक प्रौद्योगिकी। उच्च उत्पादन शक्ति पर चिप को जलने से रोकने के लिए, असममित आमतौर पर वेवगाइड तकनीक और वाइड वेवगाइड बड़ी ऑप्टिकल कैविटी तकनीक का उपयोग किया जाता है। 3) गुहा सतह संरक्षण प्रौद्योगिकी। विपत्तिपूर्ण ऑप्टिकल दर्पण क्षति (COMD) को रोकने के लिए, मुख्य प्रौद्योगिकियों में गैर-शोषक गुहा सतह प्रौद्योगिकी, गुहा सतह निष्क्रियता प्रौद्योगिकी और कोटिंग प्रौद्योगिकी शामिल हैं। विभिन्न उद्योगों के साथ लेजर डायोड का विकास, चाहे पंप स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है या सीधे लागू किया जाता है, ने सेमीकंडक्टर लेजर प्रकाश स्रोतों पर और मांगों को आगे बढ़ाया है। उच्च शक्ति आवश्यकताओं के मामले में, उच्च बीम गुणवत्ता बनाए रखने के लिए, लेजर बीम संयोजन किया जाना चाहिए। सेमीकंडक्टर लेजर बीम संयोजन बीम तकनीक में मुख्य रूप से शामिल हैं: पारंपरिक बीम संयोजन (टीबीसी), घने तरंग दैर्ध्य संयोजन (डीडब्ल्यूडीएम) प्रौद्योगिकी, वर्णक्रमीय संयोजन (एसबीसी) प्रौद्योगिकी, सुसंगत बीम संयोजन (सीबीसी) प्रौद्योगिकी, आदि।

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