Teknologiudvikling og anvendelsesområder for halvlederlasere

1. Introduktion tilHalvleder lasere
Halvlederlasere er almindeligvis kendt som laserdioder, fordi de bruger halvledermaterialer som arbejdsmateriale, så de kaldes halvlederlasere. Halvlederlaseren er sammensat af et fiberkoblet halvlederlasermodul, en strålekombinerende enhed, et laserenergitransmissionskabel, et strømforsyningssystem, et kontrolsystem og en mekanisk struktur osv., og realiserer laseroutput under drevet og overvågningen af strømforsyningssystemet og styresystemet. De almindeligt anvendte arbejdsstoffer i halvlederlasere omfatter hovedsageligt galliumarsenid (GaAs), cadmiumsulfid (CdS), indiumphosphid (InP), zinksulfid (ZnS) osv. Ifølge forskellige arbejdsstoffer er der tre hovedeksitationsmetoder: elektrisk injektion, pumpe og højenergi elektronstråle excitation.

(1) Elektrisk injicerede halvlederlasere bruger generelt GaAS, CdS, InP, ZnS og andre arbejdsstoffer som hovedmaterialer til fremstilling af halvlederoverfladeforbindelsesdioder. Når der modtages elektrisk injektion, er strømmen, der injiceres langs den fremadrettede forspænding. Arbejdsstoffet ophidses til at producere stimuleret emission i knudeplanområdet.
(2) Punp-type lasere, generelt sammensat af germanium-enkeltkrystaller med huller som bærere (P-type halvleder-enkeltkrystaller) eller germanium-enkeltkrystaller med elektroner som bærere (N-type halvledere) doteret med acceptorurenheder i krystallen. Halvleder-enkeltkrystal) bruges som arbejdsmateriale, og laseren udsendt af andre lasere bruges som pumpe-excitation for at realisere populationsinversion.
(3) Højenergi-elektronstråle-exciterede halvlederlasere ligner generelt pumpelasere ved udvælgelsen af ​​arbejdsmaterialer, og der anvendes også halvledergermanium-enkeltkrystaller. Det er dog værd at bemærke, at højenergi-elektronstråler bruges til udvælgelse af P-type halvleder-enkeltkrystaller. Exciterede halvlederlasere er hovedsageligt baseret på PbS. CbS og ZnO er de vigtigste.

2. Diode Laser Markedsstørrelse

Halvlederlasere har fordelene ved lille størrelse, let vægt, lang levetid, høj driftssikkerhed, lavt energiforbrug, høj elektro-optisk konverteringseffektivitet, nem masseproduktion og lav pris. Printere osv. er meget udbredt og dækker hele området inden for optoelektronik.

Med den kontinuerlige udvikling og gennembrud af teknologi udvikler halvlederlasere sig i retning af kortere emissionsbølgelængde, højere emissionseffekt, ultra-lille størrelse og lang levetid for at imødekomme behovene for forskellige applikationer, og produktkategorierne er ved at blive mere og mere rigeligt. Det har også været meget brugt i laserbehandling, 3D-print, laserradar, laserafstandsmåling, militær, medicinsk og biovidenskab. Derudover er højeffekt direkte halvlederlasere blevet brugt i vid udstrækning inden for skæring og svejsning ved at koble til optisk fiber til transmission.

3. Anvendelse af halvlederlasere inden for optoelektronik
(1) Optisk fiberkommunikation. Halvlederlaser er den eneste praktiske lyskilde til optisk fiberkommunikationssystem, og optisk fiberkommunikation er blevet hovedstrømmen af ​​moderne kommunikationsteknologi.
(2) CD adgang. Halvlederlasere er blevet brugt i optisk disklagring, og dens største fordel er, at mængden af ​​lagret lyd-, tekst- og billedinformation er meget stor. Brugen af ​​blå og grønne lasere kan i høj grad forbedre lagringstætheden af ​​optiske diske.
(3) Spektralanalyse. Langt-infrarøde afstembare halvlederlasere er blevet brugt til miljøgasanalyser, overvågning af luftforurening, køretøjers udstødning osv. Det kan bruges i industrien til at overvåge processen med dampaflejring.
(4) Optisk informationsbehandling. Halvlederlasere er blevet brugt i optiske informationssystemer. Todimensionelle arrays af overflade-emitterende halvlederlasere er ideelle lyskilder til optiske parallelle behandlingssystemer, som vil blive brugt i computere og optiske neurale netværk. 5) Laser mikrofabrikation. Ved hjælp af højenergi ultrakorte lysimpulser genereret af Q-switched halvlederlasere kan integrerede kredsløb skæres og bores.
(5) Laseralarm. Halvlederlaseralarmer er meget udbredt, herunder tyverialarmer, vandstandsalarmer og køretøjsafstandsalarmer.
(6) Laserprintere. Halvlederlasere med høj effekt bruges allerede i laserprintere. Brugen af ​​blå og grønne lasere kan i høj grad forbedre udskrivningshastigheden og opløsningen.
(7) Laser stregkodescanner. Halvlederlaserstregkodescannere er blevet brugt i vid udstrækning til salg af varer og håndtering af bøger og filer.
(8) High definition laser TV. I den nærmeste fremtid kan halvlederlaser-tv uden katodestrålerør bringes på markedet. Den bruger røde, blå og grønne lasere, og dens strømforbrug anslås at være 20 procent lavere end eksisterende tv'er.

4. Hvor er fremtiden for halvlederlasere?

På nuværende tidspunkt er den største anvendelse af halvlederlasere som en pumpekilde til fiberlasere og solid-state lasere. Når halvlederlaseren bruges som fiberlaserens pumpekilde, kan pumpesystemets struktur grundlæggende forenkles ved at øge enhedseffekten, og pumpeeffektniveauet kan øges. Da fiberlasere og solid-state lasere har højere og højere krav til udgangseffekt, stilles der også højere krav til halvlederpumpekildernes effekt.

På grund af begrænsningen af ​​strålekvaliteten er det vanskeligt for traditionelle halvlederlasere at blive direkte brugt til metalskæring. I de senere år, med forbedringen af ​​halvlederkoblingsteknologien og den gradvise modenhed af ny strålekombineringsteknologi, kan nogle halvlederlasere med fiberoutput over kilowatt også opfylde kravene til skærestrålekvalitet. På grund af forskelligheden af ​​halvlederlaserbølgelængder er bølgelængden af ​​kortbølgelængde halvlederlasere desuden meget tæt på bølgelængdeabsorptionsmaksimum for aluminium. Derfor er højeffekt halvlederlasere i bilindustrien meget velegnede til svejsning af aluminiums bilkarosserier. På nuværende tidspunkt er halvlederlasere med en laserudgangseffekt mellem 2KW og 6KW blevet brugt i vid udstrækning i produktionsprocessen i bilindustrien.

Inden for direkte materialebehandling er strålekvaliteten af ​​halvlederlasere vanskelig at overgå den for fiberlasere. Men i tyndpladesvejsning og skæreapplikationer er halvlederlasere meget velegnede. Udviklingen af ​​højeffekt halvlederlasere har muliggjort mange vigtige applikationer. Disse lasere har erstattet mange traditionelle teknologier og bragt os mange nye produkter.

Generelt set, på grund af den kontinuerlige udvikling af teknologi, er anvendelsesområderne for halvlederlasere konstant under forandring, og disse ændringer sker stadig. Generelt udvikler halvlederlasere sig mod kortere emissionsbølgelængder og højere emissionskræfter for at imødekomme de nuværende markedskrav.

Kontakt information:

Hvis du har nogle ideer, er du velkommen til at tale med os. Uanset hvor vores kunder er, og hvad vores krav er, vil vi følge vores mål om at give vores kunder høj kvalitet, lave priser og den bedste service.