激光技術(shù)是20世紀(jì)“新四大發(fā)明”之一，同時(shí)也是“世界工業(yè)4.0”、“中國制造2025”制造業(yè)革命的重點(diǎn)發(fā)展方向，隨著我國工業(yè)加工、生物醫(yī)學(xué)美容、高速光通信、機(jī)器視覺與傳感、激光顯示、激光照明等行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)對(duì)激光的需求快速增長。激光芯片是激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的核心器件，是整個(gè)激光產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)核心，但我國激光芯片行業(yè)起步較晚，與國外企業(yè)相比，整體競(jìng)爭力不足。在國際政治經(jīng)濟(jì)形勢(shì)多變、國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下，激光芯片國產(chǎn)化替代迫在眉睫。
長光華芯自2012年成立以來一直堅(jiān)持自主研發(fā)和生產(chǎn)高功率激光芯片，先后推出的9XXnm 15W、20W、25W單管芯片經(jīng)過多年工業(yè)市場(chǎng)的檢驗(yàn)，已經(jīng)獲得了市場(chǎng)的廣泛信任和認(rèn)可。
為滿足市場(chǎng)需求，提高激光器泵源的輸出功率和價(jià)格功率比，長光華芯全新推出9XXnm 28W半導(dǎo)體激光芯片，該產(chǎn)品在性能指標(biāo)和可靠性方面都得到很大提升。
01性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平
提高功率及效率
半導(dǎo)體激光器的輸出功率及效率主要受到激光器閾值、斜率和高電流功率Rollover等因素的影響，長光華芯通過優(yōu)化外延結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效避免高電流Rollover并提升光電轉(zhuǎn)換效率。
1.效率提高
通常通過降低PN結(jié)的摻雜濃度來降低閾值，提高斜率，而過低的摻雜濃度會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)電阻增加，芯片電壓升高。為解決閾值、斜率與電壓的優(yōu)化平衡問題，我們優(yōu)化了非對(duì)稱大光腔結(jié)構(gòu)波，增加波導(dǎo)層厚度，精細(xì)的設(shè)計(jì)了摻雜濃度在PN結(jié)不同區(qū)域的分布，減小光場(chǎng)與高摻雜限制層中自由載流子的交疊，從而減小吸收損耗，以保證在降低閾值、提高斜效率時(shí)電壓基本保持不變，從而提高芯片效率。
2.避免高電流Rollover
高電流打彎主要源于高電流注入時(shí)內(nèi)量子效率降低。我們通過優(yōu)化激光結(jié)構(gòu)增益區(qū)附近材料的能帶結(jié)構(gòu)，提高PN結(jié)注入電子的限制能力的方式，增強(qiáng)了高電流注入時(shí)的量子效率，有效避免了高電流打彎現(xiàn)象。
提高光束質(zhì)量，提高亮度
長光華芯通過反波導(dǎo)、微結(jié)構(gòu)修飾工程的方法，增加高階模式的散射損耗，抑制高階側(cè)模，提高激光器芯片的光束質(zhì)量，提高亮度，目前長光華芯單管芯片達(dá)到慢軸95%能量發(fā)散角9°，亮度大于80MW/cm2sr。
通過對(duì)種種影響因子的有效處理和防范，長光華芯自主研發(fā)的單管芯片已達(dá)到商用28W功率輸出，測(cè)試功率達(dá)到30W以上，慢軸95%能量發(fā)散角9°，亮度大于80MW/cm2sr，效率達(dá)到65%，多項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
02 高可靠性，滿足工業(yè)市場(chǎng)需求
在追求更高輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)，滿足工業(yè)市場(chǎng)對(duì)激光器壽命的更高要求也是我們不懈努力的方向。
腔面處理技術(shù)是決定高功率半導(dǎo)體激光芯片可靠性和工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵，激光器芯片的功率增加伴隨芯片的結(jié)溫和腔面光功率密度的增加，對(duì)腔面抗損傷能力提出更高的要求。長光華芯在特殊腔面處理關(guān)鍵技術(shù)多年積累的基礎(chǔ)上，提高自主研發(fā)設(shè)備的工藝水平，研發(fā)新型腔面處理技術(shù)，提高腔面處理的控制質(zhì)量水平，提高腔面的抗光學(xué)災(zāi)變損傷的能力，以保證28W高功率激光芯片滿足工業(yè)市場(chǎng)對(duì)激光器壽命的要求。
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