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半导体激光器运用的关键技术有哪些?

日期: 2020-04-08
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半导体激光器是以半导体材料为基础的电能光能转换器件(系统),能够发射出单色性好,方向性强的高亮度激光光束。半导体激光器由于具有电光转换效率高、波长选择范围广、体积小、寿命长等优点得到广泛应用,是光电领域的核心基础之一。下面来具体了解一下半导体激光器所运用的关键技术有哪些。

半导体激光器运用的关键技术有哪些?

一、半导体材料外延生长工艺

半导体材料的外延生长可以说是半导体激光器的生产的初源头。外延生长是在半导体衬底材料表面生长组分厚度掺杂精准控制的单晶多层二维层状结构,组成激光器芯片的PN结结构。材料成分、厚度和缺陷浓度控制直接决定了激光器芯片的波长、效率乃至可靠性等方面性能。

二、半导体激光波导结构的设计

半导体激光器芯片的外延结构影响激光器芯片的光束质量,阈值电流,工作电流电压等特性。在外延结构设计方面,采用非对称超大光腔波导结构,降低激光腔内部光损耗,增大光斑尺寸,提高内量子效率。从而提高功率、效率与亮度。

三、腔面特殊处理技术

激光器芯片的光功率由芯片的一个解理端面(腔面)辐射输出。然而在高功率情况下腔面对光的吸收足以导致腔面材料融化,这是限制激光器功率提高与可靠性的核心技术问题。在腔面膜处理方面长光华芯全自主建设的腔面钝化处理设备和自主开发的工艺技术,采用真空解理钝化与无吸收窗口结构,有效降低腔面表面复合效应和腔面温度,提高芯片腔面灾变水平。

四、高亮度合束技术的采用

光纤耦合产品采用模块化的结构设计,模块内部进行快轴和慢轴的光束整形,方便系统的扩展集成,利于产品的规模化生产,提高产品的可靠性。利用空间合束,偏振合束,波长合束,光谱合束等技术进一步提升光纤输出激光的功率和亮度。

综上四点是半导体激光器所运用的关键技术。一是材料上使用的是外延生长工艺;二是结构设计采用波导结构;三是腔面的特殊处理;四是采用了高亮度合束技术。品质优良的半导体激光器大多运用了这四大关键技术,判断激光器是否优良可从这四点去评判。

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