Լազերային ձողերի կառուցվածքի բացահայտում. բարձր հզորության լազերների հետևում կանգնած «միկրո մատրիցային շարժիչը»

Բարձր հզորության լազերների ոլորտում լազերային ձողիկները անփոխարինելի հիմնական բաղադրիչներ են։ Դրանք ոչ միայն ծառայում են որպես էներգիայի արտադրության հիմնարար միավորներ, այլև մարմնավորում են ժամանակակից օպտոէլեկտրոնային ճարտարագիտության ճշգրտությունն ու ինտեգրումը։—ինչի շնորհիվ էլ նրանք ստացել են լազերային համակարգերի «շարժիչ» մականունը։ Բայց ի՞նչ է իրականում լազերային ձողի կառուցվածքը, և ինչպե՞ս է այն ապահովում տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուրավոր վատտ հզորություն ընդամենը մի քանի միլիմետր չափսից։ Այս հոդվածը ուսումնասիրում է լազերային ձողերի ներքին ճարտարապետությունը և ճարտարագիտական ​​գաղտնիքները։

1. Ի՞նչ է լազերային բարը։

Լազերային շերտը բարձր հզորության ճառագայթող սարք է, որը կազմված է մեկ հիմքի վրա կողքից դասավորված մի քանի լազերային դիոդային չիպերից: Չնայած դրա աշխատանքային սկզբունքը նման է մեկ կիսահաղորդչային լազերի աշխատանքին, լազերային շերտն օգտագործում է բազմաճառագայթիչ դասավորություն՝ ավելի բարձր օպտիկական հզորություն և ավելի կոմպակտ ձևաչափ ստանալու համար:

Լազերային ձողերը լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերական, բժշկական, գիտական ​​և պաշտպանական ոլորտներում՝ կամ որպես ուղղակի լազերային աղբյուրներ, կամ որպես պոմպային աղբյուրներ մանրաթելային և պինդ մարմնի լազերների համար։

2. Լազերային սալիկի կառուցվածքային կազմը

Լազերային լարի ներքին կառուցվածքը ուղղակիորեն որոշում է դրա աշխատանքը։ Այն հիմնականում բաղկացած է հետևյալ հիմնական բաղադրիչներից՝

①Արտանետիչների զանգված

Լազերային ձողերը սովորաբար բաղկացած են 10-ից 100 ճառագայթիչներից (լազերային խոռոչներ), որոնք դասավորված են կողք կողքի։ Յուրաքանչյուր ճառագայթիչ մոտ 50 է։–150μմ լայնությամբ և գործում է որպես անկախ ուժեղացման շրջան, որն առանձնանում է PN միացմամբ, ռեզոնանսային խոռոչով և ալիքատար կառուցվածքով՝ լազերային լույս առաջացնելու և արձակելու համար: Չնայած բոլոր ճառագայթիչները կիսում են նույն հիմքը, դրանք սովորաբար էլեկտրականորեն աշխատում են զուգահեռ կամ գոտիներով:

②Կիսահաղորդչային շերտի կառուցվածքը

Լազերային սալիկի սրտում կիսահաղորդչային շերտերի մի կույտ է, որը ներառում է՝

- P-տիպի և N-տիպի էպիտաքսիալ շերտեր (կազմելով PN հանգույցը)

- Ակտիվ շերտ (օրինակ՝ քվանտային ջրհորի կառուցվածք), որը առաջացնում է խթանված ճառագայթում

- Ալիքային ուղղորդող շերտ, որը ապահովում է ռեժիմի կառավարումը կողմնային և ուղղահայաց ուղղություններով

- Բրեգգի անդրադարձիչներ կամ HR/AR ծածկույթներ, որոնք ուժեղացնում են լազերի ուղղորդված ելքը

③Հիմքի և ջերմային կառավարման կառուցվածք

Ճառագայթիչները աճեցվում են մոնոլիտ կիսահաղորդչային հիմքի վրա (սովորաբար GaAs): Ջերմության արդյունավետ ցրման համար լազերային ձողը եռակցվում է բարձր հաղորդունակությամբ ենթահենարանների վրա, ինչպիսիք են պղինձը, W-Cu համաձուլվածքը կամ CVD ադամանդը, և զուգակցվում է ջերմափոխանակիչների և ակտիվ սառեցման համակարգերի հետ:

④Արտանետումների մակերես և կոլիմացիոն համակարգ

Ճառագայթված ճառագայթների մեծ դիվերգենցիայի անկյունների պատճառով, լազերային ձողերը սովորաբար հագեցած են միկրոոսպնյակների զանգվածներով (FAC/SAC)՝ կոլիմացիայի և ճառագայթի ձևավորման համար: Որոշակի կիրառությունների համար լրացուցիչ օպտիկա է օգտագործվում:—ինչպիսիք են գլանաձև ոսպնյակները կամ պրիզմաները—օգտագործվում են հեռավոր դաշտի դիվերգենցիան և ճառագայթի որակը վերահսկելու համար։

3. Արդյունավետության վրա ազդող հիմնական կառուցվածքային գործոններ

Լազերային սալիկի կառուցվածքը կարևոր դեր է խաղում դրա կայունության, արդյունավետության և ծառայության ժամկետի որոշման գործում: Մի քանի հիմնական ասպեկտներ ներառում են՝

①Ջերմային կառավարման նախագծում

Լազերային ձողերը առանձնանում են բարձր հզորության խտությամբ և կենտրոնացված ջերմությամբ: Ցածր ջերմային դիմադրությունը կարևոր է, որը ձեռք է բերվում AuSn եռակցման կամ ինդիումային միացման միջոցով՝ զուգակցված միկրոալիքային սառեցման հետ՝ միատարր ջերմության ցրման համար:

②Շինարարական ճառագայթի ձևավորում և հավասարեցում

Բազմակի ճառագայթիչները հաճախ տառապում են վատ կոհերենտությունից և ալիքային ճակատի անհամապատասխանությունից: Լինզայի ճշգրիտ նախագծումը և հավասարեցումը կարևոր են հեռադաշտային ճառագայթի որակը բարելավելու համար:

③Սթրեսի վերահսկում և հուսալիություն

Ջերմային ընդարձակման գործակիցների նյութերի անհամապատասխանությունը կարող է հանգեցնել ծռմռման կամ միկրոճաքերի։ Փաթեթավորումը պետք է նախագծված լինի մեխանիկական լարվածությունը հավասարաչափ բաշխելու և ջերմային ցիկլերին դիմակայելու համար՝ առանց քայքայման։

4. Լազերային ձողերի նախագծման ապագա միտումները

Քանի որ ավելի բարձր հզորության, փոքր չափերի և ավելի մեծ հուսալիության պահանջարկն աճում է, լազերային ձողային կառուցվածքները շարունակում են զարգանալ: Զարգացման հիմնական ուղղությունները ներառում են.

①Ալիքի երկարության ընդարձակում. Ընդլայնվում է մինչև 1.5μm և միջին ինֆրակարմիր տիրույթներ

②Մանրադիտացում. հնարավորություն է տալիս օգտագործել կոմպակտ սարքերում և բարձր ինտեգրված մոդուլներում

③Խելացի փաթեթավորում. ներառում է ջերմաստիճանի սենսորներ և կարգավիճակի հետադարձ կապի համակարգեր

④Բարձր խտության կուտակում. Շերտավոր մատրիցներ՝ կոմպակտ տարածքում կիլովատտ մակարդակի արտադրանք ստանալու համար

5. Եզրակացություն

Ինչպես«սիրտ«Բարձր հզորության լազերային համակարգերի դեպքում լազերային ձողերի կառուցվածքային դիզայնը անմիջականորեն ազդում է ընդհանուր համակարգի օպտիկական, էլեկտրական և ջերմային կատարողականության վրա: Մի քանի միլիմետր լայնությամբ կառուցվածքում տասնյակ ճառագայթիչների ինտեգրումը ոչ միայն ցուցադրում է առաջադեմ նյութեր և արտադրության տեխնիկա, այլև ներկայացնում է այսօրվա ինտեգրման բարձր մակարդակը:«s ֆոտոնիկայի արդյունաբերությունը։

Առաջ նայելով, քանի որ արդյունավետ և հուսալի լազերային աղբյուրների պահանջարկը շարունակում է աճել, լազերային ձողային կառուցվածքի նորարարությունները կմնան լազերային արդյունաբերությունը նոր բարձունքների հասցնելու հիմնական շարժիչ ուժը։

Եթե ​​դուք«Եթե ​​փնտրում եք մասնագիտական ​​աջակցություն լազերային ձողերի փաթեթավորման, ջերմային կառավարման կամ ապրանքի ընտրության հարցում, խնդրում ենք կապվել մեզ հետ։ Մենք«Մենք այստեղ ենք՝ Ձեր կոնկրետ կիրառման կարիքներին համապատասխանող անհատական ​​լուծումներ տրամադրելու համար։