Yuqori quvvatli yarimo'tkazgichli lazer uchun dizayn jihatlari

Dizayn jihatlariyuqori quvvatli yarimo'tkazgichli lazer
Ushbu maqolada yuqori quvvatli yarimo'tkazgichlarning asosiy dizayn mulohazalari va amalga oshirish usullari tizimli ravishda batafsil bayon qilinadi.lazer"Yorug'lik hajmini kengaytirish, energiya konversiyasi va tarqalish yo'llarini optimallashtirish orqali katastrofik optik shikastlanishdan (COD) qochish orqali quvvatning yuqori chegarasini oshirish" umumiy g'oyasiga asoslanib, 9 ta asosiy jihat bo'yicha chuqur tahlil o'tkazildi:
1. Keng emissiya maydoni: Keng maydon strukturasini qo'llash orqali (masalan, emissiya maydoni kengligi W ni bir necha mikrometrdan 50-200 mikrometrgacha oshirish) maksimal chiqish quvvatini to'g'ridan-to'g'ri chiziqli ravishda oshirish mumkin, bu bitta naychali chiqishni vatt darajasida yoki hatto o'nlab vattlarda olishning asosiy usuli hisoblanadi, ammo bu nur sifatini qurbon qiladi.
2. Uzun bo'shliq: Bo'shliq uzunligini oshirish elektr isitish samaradorligini oshirish va samarali va yuqori quvvatli ishlashga erishishning kalitidir. Uning asosiy qismi qurilmaning issiqlik qarshiligi va qarshiligini samarali ravishda kamaytirish, shu bilan faol mintaqa birikmasining harorat ko'tarilishini bostirish, quvvat to'yinganligi ta'sirini kamaytirish va chiqish quvvati va samaradorligini oshirishdan iborat.
3. To'lqin yo'riqnomalari va assimetrik optik bo'shliqlarni kengaytirish: Optik maydon taqsimotini kengaytirish orqali (masalan, assimetrik optik bo'shliq tuzilmalaridan foydalanish) optik maydon va yuqori yutilish yo'qotish maydonlari orasidagi qoplamani kamaytirish, ichki yo'qotishlarni sezilarli darajada kamaytirish, kvant samaradorligini oshirish va issiqlik hosil bo'lishini kamaytirish mumkin. Shu bilan birga, vertikal yo'nalishdagi nur sifatini ham yaxshilash mumkin.
4. To'ldirish koeffitsienti: Bar qurilmalarida to'ldirish koeffitsienti (yorug'lik chiqaradigan qurilmaning umumiy kengligining barning umumiy kengligiga nisbati) chiqish quvvati zichligi va issiqlikni boshqarish qiyinligini muvozanatlash uchun asosiy parametr hisoblanadi. Yuqori to'ldirish koeffitsienti yuqori quvvat zichligini keltirib chiqaradi, ammo juda yuqori issiqlik tarqalishini talab qiladi, past to'ldirish koeffitsienti esa issiqlikni boshqarish uchun ko'proq qulaylik yaratadi va ishonchlilikni oshiradi.
6. Uch yuzni himoya qilish texnologiyasi: Uch yuzning halokatli optik oyna shikastlanishi (COMD) chegarasini yaxshilash elektr toki bilan bog'liq to'siqni yengib o'tishning kalitidir. Maqolada uchta asosiy texnologiya batafsil bayon etilgan:
6.1 Bo'shliq yuzasini passivatsiya qilish va qoplash: Passivatsiya qatlamlarini yotqizish va yuqori aks ettirish/aks ettirishga qarshi plyonkalarni qoplash orqali bo'shliq yuzasidagi nuqsonlar passivatsiya qilinadi, nurlanishsiz rekombinatsiya bostiriladi va COMD chegarasi sezilarli darajada yaxshilanadi.
6.2 Yutilmagan oyna texnologiyasi: Yorug'lik yutilishini kamaytirish va COMD ning oldini olish uchun oxirgi yuzada shaffof oyna maydonini hosil qilish uchun kvant quduqlarini gibridlash va boshqa usullardan foydalanish.
6.3 Bo'shliq yuzasida in'ektsiyasiz zona texnologiyasi: Bo'shliq yuzasida tashuvchi konsentratsiyasini va nurlanishsiz rekombinatsiyani kamaytirish uchun bo'shliq yuzasiga yaqin joyda tok in'ektsiyasiz zonani kiriting.
7. Yuqori yorqinlik dizayni: Keng maydonli lazerda nur sifatining pastligi muammosini hal qilish uchun yuqori yorqinlik chiqishini olishning ikkita usuli joriy etilgan:
7.1. Konus tuzilishi: Old uchidagi tor to'lqin yo'riqchisi "urug' maydoni" va orqa uchidagi "konus kuchaytirish maydoni" birlashtirilib, quvvatni kuchaytirish bilan birga diffraktsiya chegarasiga yaqin nur sifati saqlanib qoladi.
7.2 Rejimlarni boshqarish: Yuqori tartibli ko'ndalang rejimlarning yo'qotilishini tanlab oshirish uchun keng diapazondagi mikrotuzilmalarni joriy etish va shu bilan nur sifatini yaxshilash.

8. Kvant qudug'ini kuchlanish va kuchlanish kompensatsiyasi: Kvant qudug'ining faol mintaqasiga kuchlanishni kiritish polosali strukturani optimallashtirishi, differentsial kuchaytirishni oshirishi, shu bilan chegaraviy tokni kamaytirishi, samaradorlikni oshirishi va yuqori haroratli xususiyatlarni yaxshilashi mumkin. Kuchlanish kompensatsiyasi texnologiyasi qarama-qarshi kuchlanishli to'siq qatlamlarini o'stirish orqali kuchlanish va nuqsonlarning to'planishiga yo'l qo'ymaydi va material sifatini ta'minlaydi.
9. Ilg'or issiqlik boshqaruvi va past kuchlanishli qadoqlash: Yuqori quvvat zichligi keltirib chiqaradigan issiqlik tarqalish muammolariga javoban, ushbu maqolada ultra yuqori issiqlik tarqalish qobiliyatiga erishish va ishonchlilikni oshirish uchun past kuchlanishli interfeys materiallaridan foydalangan holda yangi issiqlik tashuvchi materiallar (masalan, olmos kompozit materiallari), mikrokanalli sovutgichlar va qadoqlash texnologiyalari taqdim etiladi.
10. Tarqatilgan to'lqin yo'nalishi: Chip darajasidagi ichki issiqlik boshqaruv sxemasi sifatida, bu struktura tizma to'lqin yo'nalishini bo'shliq uzunligi bo'ylab qo'zg'alish zonasi va passiv issiqlik tarqalish zonasiga ajratadi va an'anaviy issiqlik tarqalish usullarining cheklovlarini buzib, issiqlikni samarali tarqatish uchun chip ichida ko'ndalang issiqlik kanalini quradi.
Xulosa va istiqbol shuni ko'rsatadiki, yuqori quvvatli dizaynyarimo'tkazgichli lazerelektr energiyasi, optika, termodinamika va ishonchlilikni o'z ichiga olgan ko'p maqsadli optimallashtirish muammosidir. Keng emissiya maydoni, uzun bo'shliq va kengaytirilgan to'lqin yo'riqchisining uchta asosiy dizayni va issiqlik boshqaruvi, yon tomonning shikastlanishi va nur sifati kabi uchta asosiy muammoni hal qiladigan texnologiyalar o'rtasida eng yaxshi muvozanatga erishish kerak. Kelajakdagi ish faoliyatini yanada yaxshilash yangi materiallar, yangi fizik mexanizmlar va yangi ishlab chiqarish jarayonlarini ishlab chiqishga bog'liq bo'ladi.