Pertimbangan desain kanggolaser semikonduktor daya dhuwur
Artikel iki bakal njlentrehake kanthi sistematis babagan pertimbangan desain inti lan metode implementasi semikonduktor daya dhuwur.laserAdhedhasar ide umum "ningkatake wates ndhuwur daya kanthi ngembangake volume cahya, ngoptimalake konversi energi lan jalur disipasi nalika nyegah kerusakan optik (COD) sing parah", analisis sing jero ditindakake saka 9 aspek utama:
1. Area emisi sing amba: Kanthi nggunakake struktur area sing amba (kayata nambah jembar area emisi W saka sawetara mikrometer dadi 50-200 mikrometer), daya output maksimum bisa langsung ditambah kanthi linier, sing minangka cara dhasar kanggo entuk output tabung tunggal ing tingkat watt utawa malah puluhan watt, nanging ngorbanake kualitas sinar.
2. Rongga dawa: Nambah dawa rongga minangka kunci kanggo ningkatake kinerja pemanasan listrik lan entuk operasi sing efisien lan daya dhuwur. Intine yaiku nyuda resistensi termal lan resistensi piranti kanthi efektif, saengga nyegah kenaikan suhu sambungan wilayah aktif, nyuda efek saturasi daya, lan ningkatake daya lan efisiensi output.
3. Ngalebarake pandu gelombang lan rongga optik asimetris: Kanthi ngembangake distribusi medan optik (kayata nggunakake struktur rongga optik asimetris), tumpang tindih antarane medan optik lan area mundhut penyerapan sing dhuwur bisa dikurangi, nyuda mundhut internal kanthi signifikan, ningkatake efisiensi kuantum, lan nyuda generasi panas. Ing wektu sing padha, kualitas sinar ing arah vertikal uga bisa ditingkatake.
4. Faktor isi: Ing piranti bar, faktor isi (rasio jembar total unit pemancar cahya karo jembar total bar) minangka parameter inti kanggo ngimbangi kapadhetan daya output lan kangelan manajemen termal. Faktor isi sing dhuwur nggawa kapadhetan daya sing dhuwur nanging mbutuhake disipasi panas sing dhuwur banget, dene faktor isi sing sithik luwih kondusif kanggo manajemen termal lan nambah keandalan.
6. Teknologi proteksi ujung rai: Ngapikake ambang kerusakan pangilon optik (COMD) sing parah ing ujung rai minangka kunci kanggo ngatasi hambatan daya. Artikel kasebut njlentrehake telung teknologi utama:
6.1 Pasivasi lan lapisan permukaan rongga: Kanthi ngendhog lapisan pasivasi lan nutupi film reflektivitas/anti-pantulan sing dhuwur, cacat permukaan rongga dipasivasi, rekombinasi non-radiatif dikurangi, lan ambang batas COMD saya apik.
6.2 Teknologi jendela non-penyerapan: Nggunakake hibridisasi sumur kuantum lan teknik liyane kanggo mbentuk wilayah jendela transparan ing sisih pungkasan kanggo nyuda penyerapan cahya lan nyegah COMD.
6.3 Teknologi zona non injeksi ing permukaan rongga: Lebokake zona non injeksi arus cedhak permukaan rongga kanggo nyuda konsentrasi pembawa lan rekombinasi non radiatif ing permukaan rongga.
7. Desain padhange dhuwur: Rong teknik kanggo entuk output padhange dhuwur dikenalake kanggo ngatasi masalah kualitas sinar sing kurang apik ing laser area amba:
7.1. Struktur kerucut: Nggabungake "area wiji" pandu gelombang sing sempit ing pucuk ngarep lan "area amplifikasi kerucut" ing pucuk mburi, kualitas sinar sing cedhak karo wates difraksi dijaga nalika daya amplifikasi.
7.2 Kontrol mode: Ngenalake mikrostruktur ing rentang sing amba kanggo nambah mundhut mode transversal tingkat sing luwih dhuwur kanthi selektif, saengga ningkatake kualitas sinar.
8. Sumur kuantum galur lan kompensasi galur: Ngenalake galur ing wilayah aktif sumur kuantum bisa ngoptimalake struktur pita, nambah gain diferensial, saengga nyuda arus ambang, nambah efisiensi, lan nambah karakteristik suhu dhuwur. Teknologi kompensasi galur nyegah akumulasi galur lan cacat kanthi nambah lapisan penghalang kanthi galur sing ngelawan, njamin kualitas bahan.
9. Manajemen termal canggih lan kemasan stres rendah: Kanggo nanggepi tantangan disipasi panas sing disebabake dening kapadhetan daya sing dhuwur, artikel iki ngenalake bahan heat sink anyar (kayata bahan komposit berlian), pendingin microchannel, lan teknologi kemasan sing nggunakake bahan antarmuka stres rendah kanggo entuk kapasitas disipasi panas ultra-dhuwur lan nambah keandalan.
10. Waveguide sing disebar: Minangka skema manajemen termal intrinsik tingkat chip, struktur iki mbagi waveguide punggungan dadi zona eksitasi lan zona disipasi panas pasif ing sadawane dawa rongga, lan mbangun saluran panas transversal ing njero chip kanggo nyebarake panas kanthi efisien, ngatasi watesan metode disipasi panas tradisional.
Ringkesan lan pandangan kasebut nuduhake yen desain daya dhuwurlaser semikonduktorminangka masalah optimasi multi-objektif sing nglibatake listrik, optik, termodinamika, lan linuwih. Perlu kanggo entuk keseimbangan sing paling apik antarane telung desain dhasar area emisi sing amba, rongga dawa, lan pandu gelombang sing luwih amba, lan teknologi sing ngatasi telung tantangan utama manajemen termal, kerusakan permukaan ujung, lan kualitas balok. Peningkatan kinerja ing mangsa ngarep bakal gumantung marang pangembangan bahan anyar, mekanisme fisik anyar, lan proses manufaktur anyar.
Wektu kiriman: 21 Mei 2026