Ontwerpoorwegings virhoë-krag halfgeleierlaser
Hierdie artikel sal sistematies uitbrei oor die kernontwerpoorwegings en implementeringsmetodes van hoëkrag-halfgeleiers.laserGebaseer op die algemene idee van "die verhoging van die boonste kraglimiet deur die uitbreiding van die ligvolume, die optimalisering van energie-omskakeling en -verspreidingspaaie terwyl katastrofiese optiese skade (COD) vermy word", is 'n diepgaande analise uitgevoer vanuit 9 sleutelaspekte:
1. Wye emissiegebied: Deur 'n wye areastruktuur aan te neem (soos om die emissiegebiedwydte W van 'n paar mikrometer tot 50-200 mikrometer te vergroot), kan die maksimum uitsetkrag direk lineêr verhoog word, wat die basiese metode is om enkelbuisuitset op wattvlak of selfs tiene watt te verkry, maar dit offer die straalkwaliteit op.
2. Lang holte: Die vergroting van die holtelengte is die sleutel tot die verbetering van die elektriese verhittingsprestasie en die bereiking van doeltreffende en hoë-krag werking. Die kern daarvan lê in die effektiewe vermindering van die termiese weerstand en weerstand van die toestel, waardeur die temperatuurstyging van die aktiewe gebiedsaansluiting onderdruk word, die effekte van kragversadiging verminder word en die uitsetkrag en doeltreffendheid verbeter word.
3. Verbreding van golfgidse en asimmetriese optiese holtes: Deur die optiese veldverspreiding te verbreed (soos die gebruik van asimmetriese optiese holtestrukture), kan die oorvleueling tussen die optiese veld en hoë absorpsieverliesareas verminder word, wat interne verliese aansienlik verminder, kwantumdoeltreffendheid verbeter en hittegenerering verminder. Terselfdertyd kan die straalkwaliteit in die vertikale rigting ook verbeter word.
4. Vulfaktor: In staaftoestelle is die vulfaktor (die verhouding van die totale breedte van die liguitstralende eenheid tot die totale breedte van die staaf) die kernparameter vir die balansering van uitsetkragdigtheid en termiese bestuursmoeilikheid. 'n Hoë vulfaktor bring hoë kragdigtheid, maar vereis uiters hoë hitteafvoer, terwyl 'n lae vulfaktor meer bevorderlik is vir termiese bestuur en betroubaarheid verbeter.
6. Tegnologie vir die beskerming van die eindvlak: Die verbetering van die drempel vir katastrofiese optiese spieëlskade (COMD) van die eindvlak is die sleutel om deur die kragbottelnek te breek. Die artikel brei uit op drie hooftegnologieë:
6.1 Passivering en bedekking van holte-oppervlak: Deur passiveringslae te deponeer en hoë reflektiwiteit/anti-refleksiefilms te bedek, word holte-oppervlakdefekte gepassiveer, nie-stralende rekombinasie word onderdruk en die COMD-drempel word aansienlik verbeter.
6.2 Nie-absorpsievenstertegnologie: Die gebruik van kwantumputhibridisering en ander tegnieke om 'n deursigtige venstergebied op die eindvlak te vorm om ligabsorpsie te verminder en COMD te voorkom.
6.3 Nie-inspuitingsonetegnologie op holte-oppervlak: Stel 'n huidige nie-inspuitingsone naby die holte-oppervlak in om die draerkonsentrasie en nie-stralende rekombinasie by die holte-oppervlak te verminder.
7. Hoë helderheidsontwerp: Twee tegnieke vir die verkryging van hoë helderheidsuitset word bekendgestel om die probleem van swak straalkwaliteit in wye-area lasers aan te spreek:
7.1. Keëlstruktuur: Deur die nou golfgeleier-"saadarea" aan die voorkant en die "keëlversterkingarea" aan die agterkant te kombineer, word die straalkwaliteit naby die diffraksielimiet gehandhaaf terwyl die krag versterk word.
7.2 Modusbeheer: Die bekendstelling van mikrostrukture binne 'n wye reeks om die verlies van hoër-orde transversale modusse selektief te verhoog, en sodoende die straalkwaliteit te verbeter.
8. Vervormingskwantumput en vervormingskompensasie: Die bekendstelling van vervorming in die aktiewe gebied van die kwantumput kan die bandstruktuur optimaliseer, differensiële versterking verbeter, en sodoende drempelstroom verminder, doeltreffendheid verbeter en hoëtemperatuur-eienskappe verbeter. Vervormingskompensasietegnologie voorkom die ophoping van vervorming en defekte deur versperringslae met teenoorgestelde vervorming te laat groei, wat materiaalkwaliteit verseker.
9. Gevorderde termiese bestuur en laespanningsverpakking: In reaksie op die hitte-afvoer-uitdagings wat deur hoë kragdigtheid meegebring word, stel hierdie artikel nuwe hitteafvoermateriale (soos diamant-saamgestelde materiale), mikrokanaalverkoelers en verpakkingstegnologieë bekend wat laespanning-koppelvlakmateriale gebruik om ultra-hoë hitte-afvoerkapasiteit te bereik en betroubaarheid te verbeter.
10. Verspreide golfgeleier: As 'n intrinsieke termiese bestuurskema op skyfievlak, verdeel hierdie struktuur die rifgolfgeleier in 'n opwekkingsone en 'n passiewe hitte-afvoersone langs die holtelengte, en konstrueer 'n transversale hittekanaal binne die skyfie om hitte doeltreffend te versprei, wat die beperkings van tradisionele hitte-afvoermetodes breek.
Die opsomming en vooruitsigte wys daarop dat die ontwerp van hoë-kraghalfgeleierlaseris 'n multi-doelwit optimeringsprobleem wat elektrisiteit, optika, termodinamika en betroubaarheid behels. Dit is nodig om die beste balans te bereik tussen die drie basiese ontwerpe van wye emissie-area, lang holte en verbreedde golfgeleier, en die tegnologieë wat die drie hoofuitdagings van termiese bestuur, eindvlakskade en straalkwaliteit hanteer. Die verdere verbetering van toekomstige prestasie sal afhang van die ontwikkeling van nuwe materiale, nuwe fisiese meganismes en nuwe vervaardigingsprosesse.
Plasingstyd: 21 Mei 2026