半導体レーザーのキー技術は何ですか？

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• 半導体レーザは、光通信、励起光源、レーザディスプレイおよび医療、産業処理、および照明モニタリングにおいて幅広い用途を有する。 下流のアプリケーションの継続的な拡大に伴い、半導体レーザもますます需要に直面しています。 どのような技術が半導体レーザーの開発と製造において最も重要なのですか？

  構造設計の最適化

  高出力半導体レーザの開発は、それらのエピタキシおよびチップ構造の研究および設計と密接に関連している。 構造設計は、高出力半導体レーザ装置の基礎である。 半導体レーザの3つの基本原理は、電気注入設計、量子井戸設計、および導波路構造の光電界設計にそれぞれ対応する、電気注入および閉じ込め、電気光学変換、光閉じ込め、および出力である。 量子井戸、量子細線、量子ドット、フォトニック結晶構造を最適化することで、レーザ技術の継続的な向上を図り、レーザを製造することができます。レーザー出力、電気 - 光変換効率がますます高くなり、ビームの品質はますます良くなり、信頼性はますます高くなっています。

  高品質エピタキシャル材料成長技術

  半導体レーザーエピタキシャル材料成長技術は、半導体レーザー開発の核心である。 高品質エピタキシャル材料成長プロセス、極めて低い表面欠陥密度および生体内欠陥密度は、高いピーク出力を達成するための前提条件であり、保証される。 加えて、不純物も半導体材料において重要な役割を果たしており、正確な半導体エピタキシャルドーピングプロセスがなければ、高性能の量子井戸レーザは存在しないと言える。 主にドーピング曲線の最適化を通じて、光場と高濃度にドープされた領域との重なりが減少し、それによって自由キャリア吸収損失が減少し、デバイスの変換効率が改善される。

  キャビティ表面処理技術

  高出力半導体レーザーのアプリケーションは、通常、高いレーザ出力と良好な信頼性を必要とする。 半導体レーザの出力を制限する主なボトルネックは、高出力密度でのキャビティ表面劣化に起因する光学的破局的損傷（COMD）である。
  
  半導体レーザの共振器表面領域には、光吸収中心となる非発光再結合中心である劈開や酸化等による欠陥が多数存在する。 光の吸収によって発生する熱はキャビティ表面の温度を上昇させ、温度上昇によりバンドギャップが減少するため、キャビティ表面領域とレーザの内部領域との間に電位勾配が形成され、キャビティがキャビティ表面領域に注入される。 バンドギャップが減少した後、バンド間の光の吸収が減少し、両方とも空洞表面領域のキャリア濃度を増加させ、非放射再結合を促進し、空洞表面の温度をさらに上昇させる。 他方、高出力半導体レーザの大電流注入はまた、キャビティ表面の非放射再結合を向上させる。 光吸収、非放射再結合、温度上昇およびバンドギャップ低減の正帰還プロセスであり、これにより、キャビティ表面の温度が急速に上昇し、最後にキャビティ表面が燃焼する、すなわちCOMDが生じる。
  
  
  
  キャビティ表面の問題の根本的な原因は、キャビティ表面の汚染、酸化、材料欠陥などを含むキャビティ表面欠陥の存在である。これらのキャビティ表面欠陥は、最初にCOMDの一貫性、第2に、デバイスの劣化に影響し、 一般に、キャビティ表面の欠陥および酸化を低減または排除し、キャビティ表面の光吸収を減少させ、キャビティ表面のCOMD値を増加させ、それにより高いピーク出力を達成するために、様々なキャビティ表面パッシベーションおよびコーティング技術を使用することができる。

  統合されたパッケージング技術

  レーザチップの冷却およびパッケージングは、高出力半導体レーザの製造の重要な部分であり、レーザービーム整形およびレーザ集積技術は、レーザのキロワットおよびメガワットを得るための主な方法である。 高出力半導体レーザの高出力および低発光領域により、動作中に発生する熱密度が高くなり、パッケージ構造およびプロセスに対する要求が高くなる。 高出力半導体レーザパッケージングの重要な技術研究は、熱管理、熱応力パッケージング設計を熱、パッケージ材料および応力の観点から解決し、直接半導体レーザの高出力、高輝度、高信頼性への技術革新を実現することです。

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