Меркаванні па праектаванні длямагутны паўправадніковы лазер
У гэтым артыкуле будуць сістэматычна разгледжаны асноўныя меркаванні па праектаванні і метады рэалізацыі магутных паўправадніковых прылад.лазерЗыходзячы з агульнай ідэі «павелічэння верхняй мяжы магутнасці шляхам пашырэння светлавога аб'ёму, аптымізацыі шляхоў пераўтварэння і рассейвання энергіі, пазбягаючы пры гэтым катастрафічных аптычных пашкоджанняў (КАП)», быў праведзены паглыблены аналіз з 9 ключавых аспектаў:
1. Шырокая зона выпраменьвання: Дзякуючы выкарыстанню шырокаплошчавай структуры (напрыклад, павелічэнню шырыні зоны выпраменьвання W з некалькіх мікраметраў да 50-200 мікраметраў) максімальная выходная магутнасць можа быць непасрэдна лінейна павялічана, што з'яўляецца асноўным метадам атрымання магутнасці адной трубкі на ўзроўні ват або нават дзясяткаў ват, але гэта прыводзіць да пагаршэння якасці прамяня.
2. Доўгі рэзанатар: павелічэнне даўжыні рэзанатара з'яўляецца ключом да паляпшэння прадукцыйнасці электрычнага нагрэву і дасягнення эфектыўнай працы з высокай магутнасцю. Яго аснова заключаецца ў эфектыўным зніжэнні цеплавога супраціўлення і супраціўлення прылады, тым самым падаўляючы павышэнне тэмпературы пераходу актыўнай вобласці, памяншаючы эфекты насычэння магутнасці і паляпшаючы выходную магутнасць і эфектыўнасць.
3. Пашырэнне хваляводаў і асіметрычных аптычных рэзанатараў: шляхам пашырэння размеркавання аптычнага поля (напрыклад, з выкарыстаннем асіметрычных структур аптычных рэзанатараў) можна паменшыць перакрыццё паміж аптычным полем і зонамі з высокімі стратамі паглынання, што значна зніжае ўнутраныя страты, паляпшае квантавую эфектыўнасць і змяншае выдзяленне цяпла. Адначасова можна палепшыць якасць прамяня ў вертыкальным кірунку.
4. Каэфіцыент запаўнення: У лінейных прыладах каэфіцыент запаўнення (суадносіны агульнай шырыні святловыпраменьвальнага блока да агульнай шырыні лінейкі) з'яўляецца асноўным параметрам для балансавання шчыльнасці выходнай магутнасці і складанасці рэгулявання тэмпературы. Высокі каэфіцыент запаўнення забяспечвае высокую шчыльнасць магутнасці, але патрабуе надзвычай высокай цеплааддачы, у той час як нізкі каэфіцыент запаўнення больш спрыяе рэгуляванню тэмпературы і павышае надзейнасць.
6. Тэхналогія абароны тарца: паляпшэнне парога катастрафічнага пашкоджання аптычнага люстэрка (COMD) тарца з'яўляецца ключом да пераадолення вузкага месца ў электрасетцы. У артыкуле падрабязна разглядаюцца тры асноўныя тэхналогіі:
6.1 Пасівацыя і пакрыццё паверхні паражніны: шляхам нанясення пасівацыйных слаёў і пакрыцця плёнкамі з высокай адбівальнай/антыблікавай здольнасцю дэфекты паверхні паражніны пасівуюцца, невыпраменьвальная рэкамбінацыя падаўляецца, а парог COMD значна паляпшаецца.
6.2 Тэхналогія непаглынальных вокнаў: выкарыстанне гібрыдызацыі квантавых ям і іншых метадаў для фарміравання празрыстай вобласці вокнаў на тарцы, каб паменшыць паглынанне святла і прадухіліць COMD.
6.3 Тэхналогія зоны без інжэкцыі на паверхні паражніны: увядзенне зоны без інжэкцыі току паблізу паверхні паражніны для зніжэння канцэнтрацыі носьбітаў і невыпраменьвальнай рэкамбінацыі на паверхні паражніны.
7. Канструкцыя з высокай яркасцю: Для вырашэння праблемы нізкай якасці прамяня ў лазерах шырокага радыусу дзеяння прадстаўлены два метады атрымання высокай яркасці:
7.1. Структура кануса: Спалучэнне вузкай хваляводнай «вобласці затраўкі» на пярэднім канцы і «вобласці ўзмацнення кануса» на заднім канцы дазваляе захаваць якасць прамяня, блізкую да дыфракцыйнай мяжы, пры гэтым узмацняючы магутнасць.
7.2 Кіраванне модамі: Увядзенне мікраструктур у шырокім дыяпазоне для выбарачнага павелічэння страт папярочных мод вышэйшага парадку, тым самым паляпшаючы якасць прамяня.
8. Квантавая яма дэфармацыі і кампенсацыя дэфармацыі: увядзенне дэфармацыі ў актыўную вобласць квантавай ямы можа аптымізаваць зонную структуру, павялічыць дыферэнцыяльны каэфіцыент узмацнення, тым самым зніжаючы парог току, павышаючы эфектыўнасць і паляпшаючы характарыстыкі пры высокіх тэмпературах. Тэхналогія кампенсацыі дэфармацыі прадухіляе назапашванне дэфармацыі і дэфектаў шляхам нарошчвання бар'ерных слаёў з процілеглай дэфармацыяй, забяспечваючы якасць матэрыялу.
9. Пашыранае кіраванне тэмпературай і ўпакоўка з нізкім напружаннем: у адказ на праблемы цеплааддачы, выкліканыя высокай шчыльнасцю магутнасці, у гэтым артыкуле прадстаўлены новыя матэрыялы для цеплаадводу (напрыклад, алмазныя кампазітныя матэрыялы), мікраканальныя ахаладжальнікі і тэхналогіі ўпакоўкі з выкарыстаннем матэрыялаў інтэрфейсу з нізкім напружаннем для дасягнення звышвысокай здольнасці да цеплааддачы і павышэння надзейнасці.
10. Размеркаваны хвалявод: у якасці схемы ўнутранага цеплавога кіравання на ўзроўні чыпа гэтая структура падзяляе грабяністы хвалявод на зону ўзбуджэння і зону пасіўнага цеплавога адводу ўздоўж даўжыні рэзананта і стварае папярочны цеплавы канал унутры чыпа для эфектыўнага рассейвання цяпла, пераадольваючы абмежаванні традыцыйных метадаў цеплавога адводу.
У рэзюмэ і прагнозе адзначаецца, што распрацоўка магутныхпаўправадніковы лазер— гэта шматмэтавая задача аптымізацыі, якая ўключае электрычнасць, оптыку, тэрмадынаміку і надзейнасць. Неабходна дасягнуць найлепшага балансу паміж трыма асноўнымі канструкцыямі: шырокай зонай выпраменьвання, доўгім рэзанатарам і пашыраным хваляводам, а таксама тэхналогіямі, якія вырашаюць тры асноўныя праблемы: кіраванне тэмпературай, пашкоджанне тарца і якасць прамяня. Далейшае паляпшэнне будучых характарыстык будзе залежаць ад распрацоўкі новых матэрыялаў, новых фізічных механізмаў і новых вытворчых працэсаў.
Час публікацыі: 21 мая 2026 г.