Pentru un cip laser cu o singură putere optică de ieșire de peste 500 mW, este deja un cip laser de mare putere. Eficiența conversiei variază în funcție de material. De exemplu, puterea mare actuală a luminii roșii poate ajunge la 50%, iar energia electrică rămasă este transformată în energie termică.
Pentru LD-urile de putere redusă, cum ar fi nivelul mW utilizat în comunicațiile optice, catastrofa de suprafață a cavității este în general rar luată în considerare. Cipurile laser de mare putere sunt predispuse la catastrofă la suprafața cavității Daune optice catastrofale, COD. Daune catastrofice optice, cunoscute și sub numele de deteriorare catastrofală a oglinzii optice (COMD), este un mod de defecțiune al laserelor de mare putere.
De obicei credem că COD este cauzat de supraîncărcarea joncțiunii PN a semiconductoarelor din cauza depășirii densității de putere și a absorbției prea multă energie luminoasă generată de câștig, ceea ce duce în cele din urmă la topirea și recristalizarea suprafeței cavității, iar zona afectată va produce un număr mare de defecte ale rețelei, care vor distruge performanța dispozitivului. Când zona afectată este suficient de mare, vom numi suprafața cavității înnegrire, fisuri, caneluri și alte fenomene observate la microscop optic drept „mecanism extern COD”.
Îmbunătățirea capacității cipului de lumină roșie de a rezista la COD (deteriorarea catastrofală a oglinzii optice) poate fi realizată printr-o varietate de metode, inclusiv selecția materialelor, tehnologia ferestrei fără absorbție și optimizarea designului cipului.
Alegerea materialului:
Utilizarea materialelor de înaltă calitate este baza pentru îmbunătățirea rezistenței la COD. De exemplu, materialul AlGaInP prezintă performanțe bune în spectrul roșu și poate fi folosit pentru a pregăti LED-uri roșii de înaltă eficiență.
În cipurile Micro LED, utilizarea materialului cu nitrură de indiu galiu (InGaN), combinată cu tehnologia de groapă în formă de V, poate atenua eficient segregarea componentelor cu conținut ridicat de In, îmbunătățind astfel performanța generală a cipului.
Tehnologia ferestrelor non-absorbante:
Tehnologia ferestrelor non-absorbtive este o metodă eficientă care poate reduce semnificativ absorbția luminii cipurilor laser, suprimând astfel generarea de COD. De exemplu, folosind tehnologia difuziei Zn pentru a forma o fereastră neabsorbantă, poate fi pregătit un laser semiconductor de mare putere de 660 nm, a cărui absorbție a luminii la capătul feței este redusă, ajutând la suprimarea COD.
Optimizarea designului cipului:
În timpul etapei de proiectare a cipului, rezistența la COD poate fi îmbunătățită prin optimizarea structurii și a parametrilor. De exemplu, controlând localizarea purtătorilor, impactul recombinării neradiative de suprafață asupra eficienței cuantice interne poate fi redus foarte mult, îmbunătățind astfel performanța generală a cipului.
În etapa de epitaxie a materialului, optimizarea poate fi, de asemenea, efectuată pentru a asigura uniformitatea și stabilitatea materialului, îmbunătățind astfel rezistența COD a cipului.
Alte mijloace tehnice:
Îmbunătățirea eficienței de conversie a cipurilor laser este, de asemenea, o direcție importantă. Pentru un singur cip laser cu o putere optică de ieșire mai mare de 500 mW, eficiența conversiei poate ajunge la 50%, iar energia electrică rămasă este convertită în energie termică, ceea ce ajută la reducerea temperaturii cipului și, astfel, la îmbunătățirea rezistenței la COD.
Pe scurt, prin utilizarea cuprinzătoare a materialelor de înaltă calitate, a tehnologiei ferestrelor fără absorbție, a optimizarii designului cipurilor și a altor mijloace tehnice conexe, rezistența la COD a cipurilor cu lumină roșie poate fi îmbunătățită în mod eficient, îmbunătățind astfel performanța și fiabilitatea lor generale.
Odată ce apare COD, cipul va fi deteriorat ireversibil, în general cu o scădere a puterii optice de peste 50% sau chiar fără lumină. Cum să îmbunătățiți capacitatea cipului de a rezista la COD? Putem depune eforturi în etapa de epitaxie a materialului, etapa de proiectare a așchiilor, etapa procesului de așchii și tratarea suprafeței cavității feței de capăt a așchiilor.
Mai multe opțiuni pentru a îmbunătăți rezistența la cip la COD:
1 Tehnologia puțurilor cuantice de tulpina
Fiind cea mai utilizată regiune activă a laserelor semiconductoare, puțurile cuantice prezintă în interior densități cuantificate de sub-bandă și stare de treaptă, ceea ce va îmbunătăți considerabil densitatea curentului de prag și stabilitatea temperaturii laserului; prin modificarea lățimii potențiale a puțului și a înălțimii barierei, poate modifica intervalul de energie cuantificat și poate realiza caracteristicile reglabile ale laserului. În comparație cu laserul semiconductor tradițional cu heterojuncție dublă, acesta poate reduce în mod eficient curentul de prag al laserului și poate îmbunătăți eficiența cuantică și câștigul diferențial. Introducerea deformarii în puțul cuantic își va schimba semnificativ propria structură a benzii de energie. Prin ajustarea pozițiilor benzilor de găuri grele și ușoare în banda de valență, vor fi măriți parametrii de proiectare și gradul de libertate ai structurii epitaxiale a cipului. În general, introducerea tensiunii de compresiune în structura epitaxială a sondei cuantice compusă din materiale III-V ternare și cuaternare va intensifica schimbarea funcției benzii de energie, reducând astfel curentul de prag al laserului; în timp ce introducerea tensiunii de tracțiune, va aplatiza funcția de bandă de energie. Într-o anumită măsură, câștigul materialului atunci când se lucrează la putere mare este îmbunătățit. Apariția puțurilor cuantice tensionate face posibilă obținerea structurii de bandă de energie necesară și creșterea câștigului prin ajustarea deformarii, făcând un salt mare în performanța laserelor semiconductoare.
2 Tehnologie cuantică fără aluminiu
Laserele fără aluminiu au avantaje evidente față de laserele care conțin aluminiu:
1) Materialele fără aluminiu au o densitate de putere COMD mai mare decât materialele care conțin aluminiu. Aluminiul din regiunea activă este ușor oxidat și produce defecte de linie întunecată, ceea ce reduce densitatea de putere atunci când apare COMD și facilitează producerea COMD, limitând astfel puterea și durata de viață a laserului.
2) În același timp, în comparație cu sondele cuantice care conțin aluminiu, sondele cuantice fără aluminiu au o rezistență mai mică și o conductivitate termică mai mare, astfel încât rata de recombinare a suprafeței este scăzută, creșterea temperaturii la suprafață este scăzută, rata de degradare a suprafeței cavității este lentă , ascensiunea defectelor liniei întunecate este inhibată, iar rata de degradare internă a materialului este lentă.
3. Structura și metoda de ambalare a cipurilor: Din perspectiva proiectării structurii de ambalare a dispozitivului, selectați materiale cu un coeficient de dilatare termică și conductivitate termică mai bune, proiectați coeficientul de dilatare termică și conductibilitatea termică a materialelor radiatorului în funcție de regiune, introduceți stresul de ambalare de diferite dimensiuni și tipuri, măresc lățimea intervalului de bandă și, astfel, îmbunătățesc rezistența la COD a cipului.
Adresa noastră
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District 310030 Hangzhou Zhejiang China
Număr de telefon
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
