行業(yè)動(dòng)態(tài)
在泵浦固態(tài)激光器和光纖激光器的需求推動(dòng)下，半導(dǎo)體激光器在材料結(jié)構(gòu)、外延方法、制備工藝等方面飛速發(fā)展，其性能水平不斷取得突破性進(jìn)步。
高功率半導(dǎo)體激光器陣列（LDA，巴條）的應(yīng)用方式一般有兩種：一是作為泵浦源，高功率巴條對(duì)晶體（Nd：YAG）進(jìn)行抽運(yùn)，形成可靠的半導(dǎo)體泵浦固體激光器系統(tǒng)；另一種是直接利用半導(dǎo)體激光器的激射光，通過(guò)透鏡準(zhǔn)直、線陣合束、疊陣合束等方式，半導(dǎo)體激光器陣列的直接輸出功率可達(dá)數(shù)千瓦。我司所研究的千瓦級(jí)940nm高功率準(zhǔn)連續(xù)巴條激光器，目標(biāo)在于提高厘米巴條的準(zhǔn)連續(xù)輸出功率至1000W以上，改變目前巴條功率、亮度偏低的現(xiàn)狀。
2014年，SPIE報(bào)道了88xnm KW級(jí)高功率巴條，采用雙有源區(qū)堆疊外延集成設(shè)計(jì)，在0.28%占空比，10℃溫度的測(cè)試條件下，輸出功率達(dá)到1.77kW。雙有源區(qū)堆疊外延集成設(shè)計(jì)，是通過(guò)一次外延生長(zhǎng)把2個(gè)有源區(qū)垂直堆積，兩個(gè)有源區(qū)pn結(jié)通過(guò)Esaki隧道結(jié)串聯(lián)。采用此種設(shè)計(jì)后，理論上一個(gè)電子可以參加2次光復(fù)合，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)量子效率接近200%和2倍光輸出，增加激光器的斜率效率，有效地提高半導(dǎo)體激光器的光輸出功率密度。圖1為采用多有源區(qū)堆疊半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)與原理。
要在實(shí)踐上充分實(shí)現(xiàn)上述理論的優(yōu)點(diǎn)，必須激光器設(shè)計(jì)和制作上滿足：?jiǎn)螌蛹す馄鞲吖怆娹D(zhuǎn)化效率，低電阻的Esaki隧道結(jié)，抑制芯片橫向電流擴(kuò)展,高腔面COMD閾值等條件。我司研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)解決外延結(jié)構(gòu)與外延質(zhì)量對(duì)巴條功率限制以提高單層有源區(qū)效率，精確控制隧道結(jié)P和N半導(dǎo)體重?fù)诫s生長(zhǎng)以形成低電阻隧道結(jié)，開發(fā)深脊型臺(tái)面刻蝕工藝以實(shí)現(xiàn)橫向電流抑制，突破高功率巴條腔面處理技術(shù)以提高腔面損傷閾值功率，取得了一系列重要技術(shù)成果。
高功率半導(dǎo)體激光器陣列（LDA，巴條）的應(yīng)用方式一般有兩種：一是作為泵浦源，高功率巴條對(duì)晶體（Nd：YAG）進(jìn)行抽運(yùn)，形成可靠的半導(dǎo)體泵浦固體激光器系統(tǒng)；另一種是直接利用半導(dǎo)體激光器的激射光，通過(guò)透鏡準(zhǔn)直、線陣合束、疊陣合束等方式，半導(dǎo)體激光器陣列的直接輸出功率可達(dá)數(shù)千瓦。我司所研究的千瓦級(jí)940nm高功率準(zhǔn)連續(xù)巴條激光器，目標(biāo)在于提高厘米巴條的準(zhǔn)連續(xù)輸出功率至1000W以上，改變目前巴條功率、亮度偏低的現(xiàn)狀。
2014年，SPIE報(bào)道了88xnm KW級(jí)高功率巴條，采用雙有源區(qū)堆疊外延集成設(shè)計(jì)，在0.28%占空比，10℃溫度的測(cè)試條件下，輸出功率達(dá)到1.77kW。雙有源區(qū)堆疊外延集成設(shè)計(jì)，是通過(guò)一次外延生長(zhǎng)把2個(gè)有源區(qū)垂直堆積，兩個(gè)有源區(qū)pn結(jié)通過(guò)Esaki隧道結(jié)串聯(lián)。采用此種設(shè)計(jì)后，理論上一個(gè)電子可以參加2次光復(fù)合，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)量子效率接近200%和2倍光輸出，增加激光器的斜率效率，有效地提高半導(dǎo)體激光器的光輸出功率密度。圖1為采用多有源區(qū)堆疊半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)與原理。
要在實(shí)踐上充分實(shí)現(xiàn)上述理論的優(yōu)點(diǎn)，必須激光器設(shè)計(jì)和制作上滿足：?jiǎn)螌蛹す馄鞲吖怆娹D(zhuǎn)化效率，低電阻的Esaki隧道結(jié)，抑制芯片橫向電流擴(kuò)展,高腔面COMD閾值等條件。我司研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)解決外延結(jié)構(gòu)與外延質(zhì)量對(duì)巴條功率限制以提高單層有源區(qū)效率，精確控制隧道結(jié)P和N半導(dǎo)體重?fù)诫s生長(zhǎng)以形成低電阻隧道結(jié)，開發(fā)深脊型臺(tái)面刻蝕工藝以實(shí)現(xiàn)橫向電流抑制，突破高功率巴條腔面處理技術(shù)以提高腔面損傷閾值功率，取得了一系列重要技術(shù)成果。
- 上一個(gè)：模擬芯片行業(yè)現(xiàn)狀分析
