高功率極低發散角圓形光束半導體邊發射雷射器

2020-12-05 OFweek維科網

　　半導體雷射器自1962年誕生以來已經獲得了廣泛的應用，但其依然存在一個飽受詬病的缺點，即大的發散角和橢圓出光。通常垂直方向半角發散角大於30°，水平方向10°左右，這導致較低的光束質量和較差的可聚焦性。雖然通過光學方法可改善並實現大功率直接半導體雷射光源，但光源最終光束質量仍將受限於單元器件光束質量。

　　最近，中國科學院長春光學精密機械研究所發光學及應用國家重點實驗室研究團隊提出一種新型的半導體雷射器結構，其採用雙邊的布拉格反射波導，通過光子帶隙原理實現光場的控制，最終實現發散角小於5°的圓形光束半導體雷射器。該雷射器95%能量對應垂直發散角僅9.8°(國際報導最好為15.6°)，並且在不同電流驅動下均保持圓形光束出光，器件最高連續輸出功率達到4.6W，直接的光纖耦合實驗證明90%以上的耦合效率。

　　該方法是從半導體雷射器結構入手，從源頭出發改善半導體雷射器發散角等問題，可望替代目前商業化的半導體雷射器，有著重要的應用前景。

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  • 什麼是半導體雷射器?
    半導體雷射器件，一般可分為同質結、單異質結、雙異質結。同質結雷射器和單異質結雷射器室溫時多為脈衝器件，而雙異質結雷射器室溫時可實現連續工作。半導體雷射器的優點在於體積小、重量輕、運轉可靠、能耗低、效率高、壽命長、高速調製，因此半導體雷射器在雷射通信、光存儲、光陀螺、雷射列印、雷射醫療、雷射測距、雷射雷達、自動控制、檢測儀器等領域得到了廣泛的應用。
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    對半導體雷射器而言，由於其體積較小，單個半導體雷射器難以實現大功率輸出。因此大功率半導體雷射器需要進行多層疊加，這對光束質量有較大影響。隨著半導體耦合技術的提高以及新型合束技術的逐漸成熟，將多層疊加的半導體雷射器跟光纖進行耦合後，一定程度上改善了光束質量並實現了柔性傳輸，部分千瓦級以上光纖輸出的半導體雷射器已可以滿足薄板切割對光束質量的要求。總而言之，DDL雷射器的光束質量尚無法比肩光纖雷射器，雖在熔覆、焊接應用上逐步推廣，但尚未能完全滿足大多數切割應用對質量的要求。
  • 光纖雷射器對光束分析提出了特殊挑戰
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  • 半導體雷射器基礎知識簡介
    半導體雷射器的優點在於體積小、重量輕、運轉可靠、能耗低、效率高、壽命長、高速調製，因此半導體雷射器在雷射通信、光存儲、光陀螺、雷射列印、雷射醫療、雷射測距、雷射雷達、自動控制、檢測儀器等領域得到了廣泛的應用。
  • 半導體雷射器工作原理及主要參數
    半導體雷射器的優點在於體積小、重量輕、運轉可靠、能耗低、效率高、壽命長、高速調製，因此半導體雷射器在雷射通信、光存儲、光陀螺、雷射列印、雷射醫療、雷射測距、雷射雷達、自動控制、檢測儀器等領域得到了廣泛的應用。
  • 半導體雷射器優缺點與驅動方式
    早期的半導體雷射器雷射性能受溫度影響大，光束的發散角也 大 （ 一般在幾度到 20 度之間 ），所以在方向性、單色性和相干性等方 面的性能並不理想。但隨著科學技術的迅速發展，目前半導體雷射器的的性能已經達到很高水平，光束質量也有了很大提高，因此世界上大多數品牌的雷射粒度儀都使用半導體雷射器做為光源，半導體雷射器用作雷射粒度儀的光源時，在控制電路上須採取 恆流和恆溫措施，以保證輸出功率的穩定。
  • 高功率半導體雷射器的過去與未來
    市場和應用高功率半導體雷射器的發展使得許多重要的應用成為可能。這些雷射器已經取代了許多傳統技術，並實現了全新產品類別。隨著每十年成本和性能10倍以上的提高，高功率半導體雷射器以不可預知的方式破壞了市場的正常運行。
  • 一文看懂半導體雷射器的技術發展及應用領域
    (1)電注入是半導體雷射器，一般由GaAS、CdS、InP、ZnS等工作物質作為主要材料，製成半導體面結型二極體，在受到電注入時，沿著正向偏壓注入的電流，對工作物質進行激勵，從而在節平面區域產生受激發射。