Lazer chipi

Lazer chipi, shuningdek, o'rnatilmagan diodli lazer paneli deb ham ataladi, bu bitta emitterli lazer chipi yoki bitta chiziqli lazer chipi bo'lib, ular issiqlik qabul qilgichga o'rnatilmagan va hech qanday tashqi o'rashga ega emas. 450 nm dan 2 mkm gacha bo'lgan to'lqin uzunligini olish uchun GaAs, InP va GaSb yarimo'tkazgich materiallaridan tanlang, bu ajoyib ishonchlilik va ishlashni ta'minlaydi.

Lazer chipi - bu lazerlarni va boshqa optoelektronik komponentlarni birlashtirgan miniatyuralashtirilgan chip. Lazer chipining asosiy komponenti yarimo'tkazgichli lazer bo'lib, u lazerlarni yaratish uchun yarim o'tkazgich materiallardagi elektronlar va teshiklarni rekombinatsiya qilish jarayonidan foydalanadi. Lazer chiplari an'anaviy gaz lazerlari yoki qattiq holatdagi lazerlarga qaraganda kichikroq va engilroq bo'lib, ularni turli xil portativ va o'rnatilgan qurilmalarga integratsiya qilish uchun mos qiladi.

Yagona emitent

Yagona bar

VCSEL chipi

Yagona emitentli EEL chipi

Yagona barli EEL chipi

Yagona emitter lazer chipi va bitta bar lazer chipi o'rtasidagi asosiy farq ularning tuzilishi va qo'llanilishidir. Yagona emitter lazer chipi odatda bitta lazer chipiga ishora qiladi, bitta novda lazer chipi esa bir nechta lazer chiplaridan tashkil topgan chiziq shaklidagi tuzilmalardir.

Yagona emitent lazer chipi bitta lazer chipidan iborat bo'lib, odatda kichikroq o'lchamga va kamroq quvvatga ega. Ular odatda nurni aniq nazorat qilishni talab qiladigan ilovalarda, masalan, optik tolali aloqa va lazer ko'rsatkichlarida qo'llaniladi. Yagona emitentli lazer chipining xarakteristikalari ularning yuqori nurlanish sifati bo'lib, yuqori yo'nalish va yuqori yorqinlikni talab qiladigan ilovalar uchun javob beradi.

Yagona chiziqli lazer chipi bir nechta lazer chiplaridan tashkil topgan chiziq shaklidagi tuzilmalar bo'lib, odatda kattaroq hajmga va yuqori quvvatga ega. Yagona chiziqli lazer chipi materiallarni qayta ishlash, tibbiy asbob-uskunalar va ilmiy tadqiqot asboblari kabi yuqori quvvat ishlab chiqarishni talab qiladigan ilovalar uchun javob beradi. Yagona shtrixli lazer chipining xarakteristikalari ularning yuqori chiqish quvvatidir va katta maydonli nurlanish yoki yuqori energiya talab qiladigan ilovalar uchun javob beradi.

Texnik tafsilotlar va ilovalar nuqtai nazaridan, bitta emitentli lazer chipi va bitta barli lazer chipi tayyorlash usullari va material tanlashda ham farqlanadi. Yagona emitentli lazer chipi odatda metall organik kimyoviy bug'larni joylashtirish texnologiyasidan foydalangan holda tayyorlanadi va yuqori nur sifati va samaradorligiga ega. Yagona shtrixli lazer chipi epitaksial qatlam va izolyatsiya trubasini loyihalash orqali yonma-yon burilishni oldini oladi va qurilmaning ishonchliligi va chidamliligini oshiradi.

O'rnatilmagan lazer chiziqlari quyidagi bosqichlarni o'z ichiga olgan holda bitta emitterli lazer chiplariga kesilishi mumkin:

Yozish: Har bir o'rnatilmagan lazer paneli bo'linishi uchun ikkita qo'shni chip o'rtasida skriping amalga oshiriladi.

Filmning kengayishi: lazer paneli biriktirilgan yopishqoq plyonka birinchi plyonkani kengaytirish uchun plyonkani kengaytirish mashinasiga o'tkaziladi. Filmni kengaytirish tugallangandan so'ng, yopishtiruvchi plyonka birinchi kengayish holatida va shu holatda qoladi.

Bo'linish: Birinchi kengaytirish holatidagi yopishqoq plyonka bo'linish mashinasiga o'tkaziladi va lazer paneli lazer panelidagi chiplarni bir-biridan ajratish uchun chizish chizig'i bo'ylab bo'linadi. Bo'linishdan oldin lazer paneliga biriktirilgan yopishtiruvchi plyonkani kengaytirib, chizish chizig'ining har ikki tomonidagi chiplarga oldindan kuchlanish beriladi, shunda chiplar bo'linish paytida tabiiy ravishda chizish yo'nalishi bo'ylab toza ajratilishi mumkin, bu esa chiplarning har biri bilan to'qnashmasligini ta'minlaydi. boshqa bo'linish va shikastlanganda.

Ushbu usulning kaliti bo'linish paytida chiplarni tabiiy ravishda chizish yo'nalishi bo'yicha ajratishni ta'minlash uchun plyonkani kengaytirish orqali oldingi kuchlanishni ta'minlash va shu bilan chiplarning hosildorligi va sifatini yaxshilashdir.

O'rnatilmagan lazer paneli emitentlari orasidagi masofa ishlashga sezilarli ta'sir qiladi. Yagona emitent oralig'i o'rnatilmagan lazer panelining issiqlik tarqalishining yaxshiroq ta'sirini ta'minlaydi, shu bilan o'rnatilmagan lazer panelining ishlash muddati va barqarorligini yaxshilaydi.

O'rnatilmagan lazer paneli emitentlari orasidagi masofa issiqlik tarqalish effektiga ta'sir qiladi. Agar emitentlar oralig'i notekis bo'lsa, bu ba'zi emitentlarning harorati juda yuqori bo'lishiga olib kelishi mumkin, bu esa lazerning ishlashi va ishlash muddatiga ta'sir qiladi. Barning har bir emitentining kengligini sozlash orqali butun barning issiqlik tarqalishini bir xil qilish mumkin va o'rta emitentning harorati chekka emitentning haroratidan sezilarli darajada yuqori bo'lishining oldini olish mumkin va shu bilan muammolarni kamaytiradi. to'lqin uzunligining siljishi va impuls kengligining qisqarishi.

Emitentlar orasidagi masofa o'rnatilmagan lazer paneli yorqinligiga ham ta'sir qiladi. Emitentlar orasidagi masofa juda katta bo'lsa, bu notekis yorqinlikka olib kelishi va displey effektiga ta'sir qilishi mumkin. Emitentlar orasidagi mos masofa turli xil dastur stsenariylarida o'rnatilmagan lazer panelining displey effekti va ishlashini ta'minlashi mumkin.

Lazer chiplarini qadoqlashda ishlatiladigan issiqlik moslamalari uchun ko'plab talablar mavjud, jumladan, issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik kengayish koeffitsienti, termal stressni chiqarish qobiliyati va sirtni qayta ishlash. .

Birinchidan, issiqlik o'tkazuvchanligi issiqlik qabul qiluvchi materiallarning muhim parametrlaridan biridir. Lazer chiplari ish paytida juda ko'p issiqlik hosil qiladi. Agar issiqlik o'z vaqtida tarqalmasa, bu lazerning ishlashi va ishlash muddatiga ta'sir qiladi. Shuning uchun issiqlikni samarali o'tkazish uchun issiqlik qabul qiluvchi material yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lishi kerak. Alyuminiy nitridi, kremniy karbid, olmos va boshqalar kabi umumiy issiqlik qabul qiluvchi materiallar yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega‌.

Ikkinchidan, termal kengayish koeffitsientini moslashtirish ham juda muhimdir. Lazer chiplari va issiqlik qabul qiluvchi materiallarning termal kengayish koeffitsientlari harorat o'zgarishidan kelib chiqadigan stressni kamaytirish va materiallar orasidagi yoriqlar yoki deformatsiyalarning oldini olish uchun mos kelishi kerak. Misol uchun, alyuminiy nitridining termal kengayish koeffitsienti 4,6 × 10 ^ -6 / K ni tashkil qiladi, bu lazer chiplarining termal kengayish koeffitsientiga yaqin, shuning uchun u ko'pincha o'tish issiqlik qabul qiluvchi material sifatida ishlatiladi.

Bundan tashqari, termal stressni chiqarish qobiliyati‌ ham asosiy omil hisoblanadi. Ish paytida lazer tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik chip va issiqlik qabul qiluvchi o'rtasida termal stressni keltirib chiqaradi. Agar issiqlik qabul qiluvchi material ushbu stresslarni samarali ravishda bartaraf eta olmasa, bu lazer ishlashining pasayishiga yoki ishlamay qolishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun issiqlik qabul qiluvchi material yaxshi termal stressni chiqarish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak.

Nihoyat, sirtni tozalash ham issiqlik qabul qiluvchining ishlashiga ta'sir qiladi. Issiqlik moslamasi materialining sirtini ishlov berish, amaliy qo'llanmalarda ishonchliligi va chidamliligini ta'minlash uchun ma'lum ko'rinishga va fizik va kimyoviy sinov talablariga javob berishi kerak.

Xulosa qilib aytganda, qadoqlangan lazer chiplari uchun ishlatiladigan issiqlik moslamasi yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lishi kerak, lazerning barqarorligi va uzoq muddatli ishonchliligini ta'minlash uchun chipning termal kengayish koeffitsientiga mos kelishi, yaxshi termal stressni chiqarish qobiliyati va tegishli sirt ishlov berish kerak.

O'rnatilmagan lazer chip barlarini qadoqlashning asosiy bosqichlari quyidagilardan iborat: tegishli qadoqlash materiallarini tanlash, qadoqlash strukturasini loyihalash, payvandlash va bog'lash va issiqlik boshqaruvini optimallashtirish.

Avvalo, tegishli qadoqlash materialini tanlash o'rnatilmagan lazer chip barining ishlashini ta'minlashning kalitidir. Misol uchun, oltin qalay qattiq lehim yuqori quvvatli galiy nitridi (GaN) ko'k yarim o'tkazgichli lazer barlarini qadoqlash uchun ishlatilishi mumkin va mis-volfram o'tish issiqlik moslamasi qadoqlash qoldiq stressini bostirish uchun bufer qatlami sifatida ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, InGaAs/AlGaAs epitaksial materiallar tizimi yuqori quvvatli konusli yarimo'tkazgichli lazerli chiziqli massivlarni loyihalash uchun ham ishlatilishi mumkin.

Ikkinchidan, to'g'ri ishlab chiqilgan qadoqlash tuzilishi o'rnatilmagan lazer chiplari ish faoliyatini yaxshilash uchun juda muhimdir. Misol uchun, paket tuzilishi yaxshi issiqlik boshqaruvi va oqim taqsimotiga erishish uchun mikrokanalli issiqlik moslamalari, izolyatsion plyonkalar va mis lentalar kabi komponentlar yordamida qurilishi mumkin.

Keyinchalik lehim va bog'lash jarayoni keladi. Chipni mis-volfram o'tish issiqlik moslamasiga evtektik bog'lash uchun yuqori aniqlikdagi joylashtirish mashinasi ishlatiladi va payvandlash sifatini ta'minlash uchun payvandlash harorati, bosimi va vaqti qat'iy nazorat qilinadi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, tegishli payvandlash parametrlari issiqlik qarshiligini va chegara oqimini sezilarli darajada kamaytirishi va shu bilan chiqish optik quvvati va fotoelektrik konversiya samaradorligini oshirishi mumkin.

Nihoyat, issiqlik boshqaruvini optimallashtirish, o'rnatilmagan lazer chip barlarining uzoq muddatli barqaror ishlashini ta'minlash uchun muhim chora hisoblanadi. Issiqlik moslamasi strukturasini oqilona loyihalash va tegishli materiallarni tanlash orqali issiqlik qarshiligini samarali ravishda kamaytirish, issiqlik tarqalish samaradorligini oshirish va o'rnatilmagan lazer chip barlarining xizmat qilish muddatini uzaytirish mumkin.

1. Kontaminatsiyani oldini olish: o'rnatilmagan lazer paneli zarralar va mikroorganizmlarning kirib kelishini oldini olish uchun changsiz va steril muhitda qadoqlanishi kerak. Ushbu ifloslantiruvchi moddalar o'rnatilmagan lazer panelining ishlashi va ishlash muddatiga ta'sir qilishi va hatto qadoqlashning buzilishiga olib kelishi mumkin.

2. Qadoqlash sifatini yaxshilash: Toza xonada atrof-muhitni nazorat qilish qadoqlash jarayonida harorat, namlik va havo oqimining eng yaxshi holatda bo'lishini ta'minlashi va shu bilan qadoqlash sifati va mustahkamligini yaxshilashi mumkin. Bu qadoqlash nuqsonlarini kamaytirishga va mahsulotlarning malakali darajasini oshirishga yordam beradi.

3. Xizmat muddatini uzaytirish: Toza muhitda qadoqlash o'rnatilmagan lazer paneliga tashqi omillar ta'sirida zararni kamaytirishi va shu bilan uning xizmat muddatini uzaytirishi mumkin. Toza xona atrof-muhit sharoitlarini qat'iy nazorat qilish orqali qadoqlash jarayonida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan ifloslanish muammolarini kamaytiradi va o'rnatilmagan lazer panelining barqarorligi va ishonchliligini himoya qiladi.

4. Ishlab chiqarish samaradorligini oshirish: Toza xonaning samarali filtrlash tizimi va qat'iy nazorat qilinadigan atrof-muhit sharoitlari ishlab chiqarishdagi uzilishlarni va ifloslanishdan kelib chiqqan qayta ishlashni kamaytirishi va shu bilan umumiy ishlab chiqarish samaradorligini oshirishi mumkin. Bundan tashqari, toza xona ham ishlab chiqarish jarayonining uzluksizligi va barqarorligini ta'minlashi, ishlab chiqarish samaradorligini yanada oshirishi mumkin.

Strukturaviy farqlar:

‌EEL (Edge Emitting Laser): EEL o'q yo'nalishi bo'ylab radiatsiya emissiyasidan foydalanadi, ya'ni yorug'lik qurilmaning tekis yo'nalishi bo'ylab chiqariladi, odatda silindrsimon tuzilishga ega va yorug'lik yon tomondan lazer nurini chiqaradi.

‌VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser): VCSEL strukturasi vertikal, ya'ni yorug'lik qurilmaga perpendikulyar bo'lib, yorug'lik asosan yuqoridan chiqariladi va dumaloq nuqta hosil qiladi.

Emissiya rejimi:

‌EEL: lazer nuri silindrsimon struktura orqali yon tomondan chiqariladi.

‌VCSEL: Yuzaki chiqaradigan lazer, yorug'lik asosan yuqoridan chiqariladi.

Spot shakli:

‌EEL: Chiqarilgan nuqta elliptikdir.

‌VCSEL: Chiqarilgan nuqta dumaloq.

Ishlashdagi farqlar:

‌EEL: Bu bitta lazerning yuqori chiqish quvvati va energiyasiga ega, yuqori energiya talablari bo'lgan ilovalar uchun javob beradi.

‌VCSEL‌: U yuqori ichki kvant samaradorligi va yaxshi termal barqarorlikka ega va yuqori tezlik, kam quvvat iste'moli va keng harorat oralig'iga erisha oladi‌.

Qo'llash sohalari:

‌EEL‌: U asosan optik tolali aloqa, lazer bosib chiqarish, optik disklar va optik o'lchash va aniqlash kabi yuqori tezlikdagi aloqa uchun ishlatiladi.

‌VCSEL‌: Odatda ma'lumotlar markazining optik aloqasi, lidar, yuzni tanish, 3D skanerlash va boshqa ilovalarda qo'llaniladi.

Xulosa qilib aytganda, EEL va VCSEL tuzilishi, emissiya rejimi, nuqta shakli, ishlash va qo'llash sohalarida sezilarli farqlarga ega. Foydalanuvchilar maxsus ehtiyojlarga ko'ra mos lazer chipini tanlashlari mumkin.

EEL Edge Emitting Laser chipining ishi asosan quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

1. Tashuvchini in'ektsiya qilish: Oldinga egilishni qo'llash orqali elektronlar N-tipli hududdan faol qatlamga AOK qilinadi va P-tipli hududdan faol qatlamga teshiklar kiritiladi. Faol qatlamda elektronlar va teshiklar fotonlarni hosil qilish uchun qayta birlashadi. Bu jarayon yorug'lik chiqaradigan diyotga (LED) o'xshaydi, ammo EEL oddiy yorug'lik o'rniga lazerlarga erishishdir.

2. Rag'batlantirilgan nurlanish va yorug'likning kuchayishi: faol qatlamda hosil bo'lgan fotonlar boshqa qo'zg'aluvchan elektronlar bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu elektronlarning past energiya holatiga o'tishiga olib keladi va dastlabki fotonlar bilan bir xil faza, chastota va yo'nalishga ega bo'lgan ko'proq fotonlarni chiqaradi. Bu stimulyatsiya qilingan radiatsiya. Fotonlar bu ko'zgular orasida oldinga va orqaga aks etganda, faol qatlamda ko'proq stimulyatsiya qilingan radiatsiya fotonlari hosil bo'lib, rezonans bo'shlig'ida yorug'likni kuchaytirish mexanizmini hosil qiladi.

3. Rezonans bo'shlig'i va yorug'likning kuchayishi: EELning faol qatlami ikkita parallel ko'zgu (oxirgi yuzlar) orasiga joylashtirilganligi sababli, bu nometall ba'zi fotonlarni faol qatlamga qaytaradi. Fotonlar ikkita ko'zgu o'rtasida oldinga va orqaga aks etganda, faol qatlamda ko'proq ogohlantirilgan nurlanish fotonlari hosil bo'ladi. Bu takroriy yorug'likni kuchaytirish jarayoni rezonans bo'shlig'ida yorug'likni kuchaytirish mexanizmini hosil qiladi.

4. Lazer chiqishi‌: Rezonans bo'shlig'idagi fotonlar soni ma'lum bir chegaraga yetganda, lazer chiqishini hosil qilish uchun ba'zi fotonlar pastroq aks ettirish bilan oxirgi yuz orqali chiqariladi. EEL ning lazer nurlarining yo'nalishi chip yuzasiga parallel, shuning uchun u chekka chiqaradigan lazer deb ataladi.

To'rtta sovutish usuli

Tabiiy konvektsiya issiqlik moslamasini sovutish‌: Bu usul hosil bo'lgan issiqlikni olib tashlash va issiqlikni tabiiy konveksiya orqali tarqatish uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega materiallardan foydalanadi. Bundan tashqari, qanotlar issiqlikni tarqatish va sovutish tizimining issiqlik uzatish tezligini yaxshilashga yordam beradi‌.

‌Issiqlik o'tkazuvchanlik materiallari‌: lazer haroratini pasaytirish uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan materiallardan foydalaning. Ushbu materiallar issiqlikni samarali o'tkazishi mumkin va shu bilan lazerning barqaror ishlashini ta'minlaydi.

Sanoatning etakchi yarimo'tkazgich texnologiyasiga asoslangan BrandNew lazer chiplarining keng tanlovini taqdim etadi. Ushbu variantlardan ba'zilari 450 nm dan 2100 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunliklari, 20 Vt gacha chiqish quvvatiga ega bitta emitentli lazer chipi va 600 Vt gacha chiqish quvvatiga ega bir barli lazer chipi va uzluksiz to'lqin (CW) va yarim uzluksiz to'lqin (QCW) ni o'z ichiga oladi. ) variantlari. Lazer chipi va bar turli xil plomba omillari, chiziq kengligi, novda kengligi va bo'shliq uzunligida mavjud va sizning noyob talablaringizni qondirish uchun moslashtirilgan variantlar ishlab chiqilishi mumkin.

Lazer chiplari eng qattiq sifat nazorati ostida ishlab chiqariladi. Biz faqat eng zamonaviy epitaksiya, ishlov berish va faset qoplama texnologiyasi bilan ishlaymiz. Lazer chipini yig'ish uchun standart lehim usullari qo'llaniladi. Material yumshoq lehim (indiy) va qattiq lehim (oltin / qalay) ni qo'llab-quvvatlaydi. Lazer chipining standart konfiguratsiyasi p tomonida ajratilgan emitent strukturasidir. So'rov bo'yicha lazer chiplari tashqi rezonatorlarni yig'ish uchun past AR qoplamalaridan foydalangan holda uzluksiz p tomoni metallizatsiyasi va moslashtirilgan faset qoplamalari bilan mavjud.

Xitoyning etakchi diodli lazer ishlab chiqaruvchilari va yetkazib beruvchilaridan biri bo'lgan Brandnew Technology yuqori sifatli lazer chiplarini ishlab chiqaradigan va raqobatbardosh narxda sotadigan professional zavodga ega. Xitoyda ishlab chiqarilgan mahsulotlarimizni ulgurji savdoga xush kelibsiz.