Дизайнға қатысты мәселелержоғары қуатты жартылай өткізгіш лазер
Бұл мақалада жоғары қуатты жартылай өткізгіштердің негізгі жобалау мәселелері мен енгізу әдістері жүйелі түрде қарастырылады.лазер«Жарқыраған көлемді кеңейту, энергияны түрлендіру және тарату жолдарын оңтайландыру арқылы апатты оптикалық зақымданудан (ООЗ) аулақ болу арқылы қуаттың жоғарғы шегін арттыру» жалпы идеясына сүйене отырып, 9 негізгі аспект бойынша терең талдау жүргізілді:
1. Кең сәулелену аймағы: Кең аумақ құрылымын қабылдау арқылы (мысалы, сәулелену аймағының енін W бірнеше микрометрден 50-200 микрометрге дейін арттыру) максималды шығыс қуатын тікелей сызықтық түрде арттыруға болады, бұл бір түтік шығысын ватт деңгейінде немесе тіпті ондаған ватт деңгейінде алудың негізгі әдісі болып табылады, бірақ бұл сәуле сапасына зиян келтіреді.
2. Ұзын қуыс: Қуыс ұзындығын арттыру электрлік қыздыру өнімділігін жақсартудың және тиімді және жоғары қуатты жұмысқа қол жеткізудің кілті болып табылады. Оның негізгі мәні құрылғының жылу кедергісі мен кедергісін тиімді түрде азайту, осылайша белсенді аймақ түйіспесінің температура көтерілуін басу, қуаттың қанығу әсерін азайту және шығыс қуаты мен тиімділігін арттыру болып табылады.
3. Толқын өткізгіштерді және асимметриялық оптикалық қуыстарды кеңейту: Оптикалық өрістің таралуын кеңейту арқылы (мысалы, асимметриялық оптикалық қуыс құрылымдарын пайдалану) оптикалық өріс пен жоғары сіңіру шығыны аймақтары арасындағы қабаттасуды азайтуға болады, бұл ішкі шығындарды айтарлықтай азайтады, кванттық тиімділікті жақсартады және жылу өндіруді азайтады. Сонымен қатар, тік бағыттағы сәуле сапасын да жақсартуға болады.
4. Толтыру коэффициенті: Штангалық құрылғыларда толтыру коэффициенті (жарық шығаратын құрылғының жалпы енінің штанганың жалпы еніне қатынасы) шығыс қуатының тығыздығы мен жылуды басқару қиындықтарын теңестірудің негізгі параметрі болып табылады. Жоғары толтыру коэффициенті жоғары қуат тығыздығын тудырады, бірақ өте жоғары жылу таратуды қажет етеді, ал төмен толтыру коэффициенті жылуды басқаруға қолайлырақ және сенімділікті арттырады.
6. Беттің қорғаныс технологиясы: Беттің оптикалық айнаның апатты зақымдану шегін жақсарту - қуат кедергісін жеңудің кілті. Мақалада үш негізгі технология егжей-тегжейлі сипатталған:
6.1 Қуыс бетін пассивтеу және жабу: Пассивтеу қабаттарын төсеу және жоғары шағылыстырушылық/шағылыстыруға қарсы пленкаларды жабу арқылы қуыс бетінің ақаулары пассивтеледі, сәулеленбейтін рекомбинация басылады және COMD шегі айтарлықтай жақсарады.
6.2 Абсорбцияланбайтын терезе технологиясы: жарықтың жұтылуын азайту және COMD-нің алдын алу үшін соңғы бетінде мөлдір терезе аймағын қалыптастыру үшін кванттық ұңғымаларды будандастыруды және басқа әдістерді қолдану.
6.3 Қуыс бетіндегі инъекциясыз аймақ технологиясы: Қуыс бетіндегі тасымалдаушы концентрациясын және сәулеленбейтін рекомбинацияны азайту үшін қуыс бетіне жақын жерге ток инъекциясыз аймақ енгізіңіз.
7. Жоғары жарықтықты жобалау: Кең аумақты лазердегі сәуле сапасының нашарлығы мәселесін шешу үшін жоғары жарықтық шығысын алудың екі әдісі енгізілді:
7.1. Конус құрылымы: Алдыңғы жағындағы тар толқын өткізгіш «тұқым аймағын» және артқы жағындағы «конус күшейту аймағын» біріктіре отырып, қуатты күшейту кезінде дифракция шегіне жақын сәуле сапасы сақталады.
7.2 Режимді басқару: Жоғары ретті көлденең режимдердің жоғалуын селективті түрде арттыру үшін кең ауқымда микроқұрылымдарды енгізу, осылайша сәуле сапасын жақсарту.
8. Кванттық ұңғыманы деформациялау және деформацияны өтеу: Кванттық ұңғыманың белсенді аймағына деформация енгізу жолақ құрылымын оңтайландырып, дифференциалды күшейтуді арттырып, шекті токты азайтып, тиімділікті арттырып және жоғары температуралық сипаттамаларды жақсарта алады. Деформацияны өтеу технологиясы қарама-қарсы деформациясы бар тосқауыл қабаттарын өсіру арқылы деформация мен ақаулардың жиналуына жол бермейді, бұл материалдың сапасын қамтамасыз етеді.
9. Жетілдірілген жылу басқару және төмен кернеулі қаптама: Жоғары қуат тығыздығы тудыратын жылу тарату қиындықтарына жауап ретінде, бұл мақалада ультра жоғары жылу тарату қабілетіне қол жеткізу және сенімділікті арттыру үшін төмен кернеулі интерфейс материалдарын пайдаланатын жаңа жылу қабылдағыш материалдар (мысалы, гауһар композиттік материалдар), микроарналы салқындатқыштар және қаптама технологияларын енгізу көзделген.
10. Таратылған толқын өткізгіш: Чип деңгейіндегі ішкі жылу басқару схемасы ретінде бұл құрылым жота толқын өткізгішін қуыс ұзындығы бойынша қоздыру аймағына және пассивті жылу тарату аймағына бөледі және дәстүрлі жылу тарату әдістерінің шектеулерін бұзып, жылуды тиімді тарату үшін чиптің ішінде көлденең жылу арнасын салады.
Қысқаша мазмұны мен болжамы жоғары қуатты дизайнды көрсетедіжартылай өткізгіш лазерэлектр энергиясын, оптиканы, термодинамиканы және сенімділікті қамтитын көп мақсатты оңтайландыру мәселесі болып табылады. Кең сәулелену аймағы, ұзын қуыс және кеңейтілген толқын өткізгіш сияқты үш негізгі дизайн мен жылуды басқару, беттің зақымдануы және сәуле сапасы сияқты үш негізгі қиындықты шешетін технологиялар арасында ең жақсы тепе-теңдікке қол жеткізу қажет. Болашақ өнімділікті одан әрі жақсарту жаңа материалдарды, жаңа физикалық механизмдерді және жаңа өндірістік процестерді әзірлеуге байланысты болады.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 21 мамыр