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2015年度半导体激光器十大产品进展盘点

发布时间:2019-08-15 18:45:19

  据相关数据显示,全球半导体市场有望在2020年前超过76.9亿美元,高功率二极管在市场中将获得最快的增长,在预测周期内的年度复合增长率有望达到8.6%。同时,亚太地区将是半导体激光器市场份额最大和增长速度最快的区域。中国、印度、韩国、日本以及澳大利亚等国家不断发展的通信产业成为这一市场的主要增长因素。欧洲和北美也有望随着该地区主要国家经济情况的改善,而在未来实现稳步增长。

  半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器,由于它的波长范围宽,制作简单、成本低、易于大量生产,并且由于体积小、重量轻、寿命长,因此,品种发展快,应用范围广。由于以上诸多优势,半导体激光器在工业应用、照明、投影、通信、医疗以及科研等领域已经应用相当普遍。接下来,OFweek激光将带您简单回顾半导体激光器在2015年里所取得的相关进展。

  1、新型太赫兹半导体激光器

  加州大学洛杉矶分校科研人员利用新方法制造出太赫兹频率下工作的半导体激光器。这一突破或将带来可用于太空探索、军事和执法等领域的新型强大激光器。在电磁波谱中,太赫兹的频率范围位于微波和红外线之间。太赫兹波可以在不损伤被检测物质的前提下对塑料、服装、半导体和艺术品等进行材料分析,还可以用于分析星体的形成和行星大气的组成。

  目前使用可见光的垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)已经被广泛用于生成高能束,但是这种技术此前并不适用于太赫兹频率范围。加州大学洛杉矶分校的电气工程副教授本杰明 威廉姆斯带领团队研制了首个可以在太赫兹频率范围使用的VECSEL。

  为了使VECSEL在太赫兹频率范围发出高能束,威廉姆斯团队研制出带有一个叫做 反射阵超材料表面镜 装置的VECSEL。这种装置之所以如此命名,是因为它包含一个由大量微小天线耦合激光腔组成的阵列,这样当太赫兹波经过这个阵列时就 看 不到激光腔,反而会被反射回去,就像被普通的镜子反射回去一样。

  把超材料表面和激光器结合起来还是第一次。 威廉姆斯表示,这一方法既可以使激光器在太赫兹频率范围输出更大的功率,还可以形成高质量的,而且超材料的使用可以让科研人员对激光束进行进一步的设计,以生成理想的极化度、形状和频率等。

  2、全球首款连续波高功率蓝紫光半导体激光器

  10月,松下公司宣布已研发出一种蓝紫光半导体激光器,其工作输出功率为4.5瓦,即使在激光器的最大工作温度(60℃)下,其输出功率也能达到传统激光器的1.5倍。该激光器还可以实现高能量转换效率的激光谐振,其转换效率是传统激光器的1.2倍。松下独一无二的双面热流封装技术使其成为可能,该技术可以改善散热。这一新开发的激光器将有助于让激光应用系统更加小巧且功耗更低,比如汽车和工业照明以及设备。

  通常,半导体激光器的输出功率会随着激光器芯片温度的上升而下降。此外,由于温度是激光器可靠性的决定因素(这是因为激光器的功能可靠性取决于激光器芯片温度),因此可用于实际应用的实际光输出受到激光器芯片温度限制。传统蓝紫光激光器仅从激光器芯片的一面散热,导致激光器芯片温度上升并将功率输出限制在大约 瓦。需要几十瓦的功率输出的激光系统将需要大量激光器,导致产生更多的热量并且需要更大的散热器。为了解决这一难题,单个激光器需要更高的效率和更大的输出。

  新研发的双面热流封装技术可以抑制激光器芯片的温度上升,从而保证激光束输出。由此还可以避免发热导致的激光束输出的下降,实现高输出、高效率运行。因此,在使用多个激光器的激光系统中,激光器的数量可以减少至传统激光器的三分之二。此外,由于散热器的尺寸可以减小,因此系统本身可以更小巧、更轻质。

  、单bar500W峰值功率高占空比微通道水冷叠阵

  8月,西安炬光科技股份有限公司拓展了FocusEngine水冷垂直叠阵系列的单bar功率范围。最新的微通道水冷叠阵单bar产品峰值功率由原来的 00W拓展到500W,可以在高达10%的QCW高占空比模式下工作,每个产品的厚度最薄可到1.6mm。同原有单bar产品一样,该产品仍然可以组成2~40Bar的垂直叠阵,从而使得叠阵的整体峰值功率更高,体积更小,输出功率密度更大。在目前全世界范围内公开报导可批量生产的高功率半导体激光器中,该产品的单Bar峰值功率是最高的。 优化了该产品的散热结构设计,提高了芯片的无缺陷键合工艺技术,使产品的散热能力、热应力及性能一致性都得到显著的提高。

  相比于传导冷却封装的半导体激光器产品来说,在高能量输出的情况下,该微通道水冷的产品由于散热距离更短,能通过控制水冷温度更加有效地控制激光波长,激光器在不同环境温度、不同电流、不同占空比情况下工作时,波长更稳定、偏移量更小、偏移量的一致性也更好。这一点对于固体激光器的实用性来说非常有利图2为该系列产品组装后的叠阵产品,可广泛应用于固体激光器泵浦和科研等领域,特别是可作为板条激光器的泵浦光源。使用该产品,可以使泵浦源的功率更高、功率密度更大、体积更小,使得固体激光器系统可以做得功率更大、体积更小、成本更低。

  4、6 8nm红色大功率半导体激光器

  三菱电机株式会社推出了一款使用脉冲光可作为投影仪光源的红色大功率半导体激光器 ML562G84 ,该激光器可发出波长6 8nm(纳米)的鲜艳红光,实现了世界最大的2.5W脉冲驱动出光功率。该产品将有助于实现高红光再现性、低功耗的脉冲光投影仪的商用化。

  新产品的特点:1.通过改变激光器管芯的结构,达到了6 8nm波长,2.5W脉冲驱动出光功率;2.通过改变封装,实现了业界顶级水平的超宽工作温度范围。

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