Лазерен чип

Лазерният чип, наричан също немонтирана диодна лазерна лента, е лазерен чип с един емитер или лазерен чип с една лента, които не са монтирани към радиатор и нямат никаква външна опаковка. Изберете от GaAs, InP и GaSb полупроводникови материали, за да получите дължина на вълната от 450 nm до 2 µm, което осигурява изключителна надеждност и производителност.

Лазерният чип е миниатюризиран чип, който интегрира лазери и други оптоелектронни компоненти. Основният компонент на лазерния чип е полупроводников лазер, който използва процеса на рекомбинация на електрони и дупки в полупроводникови материали за генериране на лазери. Лазерните чипове са по-малки и по-леки от традиционните газови лазери или лазери в твърдо състояние, което ги прави подходящи за интегриране в различни преносими и вградени устройства.

Единичен излъчвател

Единичен бар

VCSEL чип

EEL чип с един емитер

Единичен бар EEL чип

Основната разлика между лазерен чип с един емитер и лазерен чип с една лента е тяхната структура и приложение. Лазерният чип с един емитер обикновено се отнася до единичен лазерен чип, докато лазерният чип с една лента са структури с форма на лента, съставени от множество лазерни чипове.

Лазерният чип с един емитер е съставен от един лазерен чип и обикновено има по-малък размер и по-ниска мощност. Те обикновено се използват в приложения, които изискват прецизен контрол на лъча, като оптични комуникации и лазерни показалки. Характеристиките на едноемитерния лазерен чип са тяхното високо качество на лъча и са подходящи за приложения, които изискват висока насоченост и висока яркост.

Еднолентовият лазерен чип са структури с форма на лента, съставени от множество лазерни чипове и обикновено имат по-голям размер и по-висока мощност. Лазерният чип с една лента е подходящ за приложения, които изискват висока мощност, като обработка на материали, медицинско оборудване и инструменти за научни изследвания. Характеристиките на единичния лазерен чип са тяхната висока изходна мощност и са подходящи за приложения, които изискват облъчване с голяма площ или висока енергия.

По отношение на техническите детайли и приложения, лазерният чип с един емитер и лазерният чип с една лента също се различават по методите на подготовка и избора на материал. Лазерните чипове с един емитер обикновено се изготвят с помощта на технология за химическо отлагане на металоорганични пари и имат високо качество и ефективност на лъча. Лазерният чип с една лента избягва странично излъчване чрез дизайна на епитаксиален слой и изолиращ жлеб и подобрява надеждността и издръжливостта на устройството.

Немонтираните лазерни пръти могат да бъдат нарязани на лазерни чипове с един емитер, включително следните стъпки:

Скрайбиране: На всяка немонтирана лазерна лента, която трябва да бъде разцепена, скрайбирането се извършва между два съседни чипа.

Разширяване на филма: Залепващият филм с прикрепената лазерна лента се прехвърля към машината за разширяване на филма за първото разширение на филма. След завършване на разширението на филма, залепващият филм е в първото състояние на разширение и остава в това състояние.

Разделяне: Залепващият филм в първото състояние на разширение се прехвърля към машината за разделяне и лазерната лента се разделя по протежение на линията за писане, за да се отделят чиповете на лазерната лента един от друг. Чрез разширяване на залепващия филм, прикрепен към лазерната лента преди разделянето, се осигурява предварително напрежение на чиповете от двете страни на линията за писане, така че чиповете да могат да бъдат естествено отделени чисто по посоката на скребиране по време на разделянето, като се избягва сблъсък на чиповете с всеки други по време на разцепване и повреда.

Ключът към този метод е да се осигури предварително напрежение чрез разширяване на филма, за да се гарантира, че чиповете могат да бъдат естествено разделени по посока на нарязване по време на разделянето, като по този начин се подобрява добивът и качеството на чиповете.

‌Разстоянието между излъчвателите на немонтираната лазерна лента има значително влияние върху производителността. Еднаквото разстояние между емитерите може да осигури по-добър ефект на разсейване на топлината от немонтираната лазерна лента, като по този начин подобрява живота и стабилността на немонтираната лазерна лента.

Разстоянието между излъчвателите на немонтираната лазерна лента ще повлияе на ефекта на разсейване на топлината. Ако разстоянието между емитерите е неравномерно, това може да доведе до твърде висока температура на някои емитери, което да повлияе на работата и живота на лазера. Чрез регулиране на ширината на всеки излъчвател на лентата, разсейването на топлината на цялата лента може да бъде направено по-равномерно и температурата на средния излъчвател може да бъде избегната да бъде значително по-висока от температурата на излъчвателя на ръба, като по този начин се намаляват проблемите на изместване на дължината на вълната и намаляване на ширината на импулса.

Разстоянието между излъчвателите също влияе върху яркостта на немонтираната лазерна лента. Ако разстоянието между излъчвателите е твърде голямо, това може да причини неравномерна яркост и да повлияе на ефекта на дисплея. Подходящото разстояние между излъчвателите може да осигури ефекта на дисплея и производителността на немонтираната лазерна лента в различни сценарии на приложение.

Съществуват множество изисквания за радиаторите, използвани в опаковките на лазерни чипове, главно включително топлопроводимост, съвпадение на коефициента на топлинно разширение, способност за освобождаване на термично напрежение и повърхностна обработка. ‌

Първо, топлопроводимостта е един от важните параметри на радиаторните материали. Лазерните чипове генерират много топлина по време на работа. Ако топлината не може да бъде разсеяна навреме, това ще повлияе на работата и живота на лазера. Следователно материалът на радиатора трябва да има висока топлопроводимост, за да отвежда ефективно топлината. Обичайните материали за радиатор като алуминиев нитрид, силициев карбид, диамант и др. имат висока топлопроводимост‌.

Второ, съвпадението на коефициента на топлинно разширение‌ също е много важно. Коефициентите на топлинно разширение на лазерните чипове и радиаторните материали трябва да съвпадат, за да се намали напрежението, причинено от температурни промени, и да се предотвратят пукнатини или деформация между материалите. Например, коефициентът на топлинно разширение на алуминиевия нитрид е 4,6×10^-6/K, което е близко до коефициента на топлинно разширение на лазерните чипове, така че често се използва като материал за преходен радиатор.

В допълнение, способността за освобождаване на топлинен стрес‌ също е ключов фактор. Топлината, генерирана от лазера по време на работа, ще причини топлинен стрес между чипа и радиатора. Ако материалът на радиатора не може ефективно да освободи тези напрежения, това може да доведе до влошаване или повреда на работата на лазера. Следователно материалът на радиатора трябва да има добри способности за освобождаване на термично напрежение‌.

И накрая, повърхностната обработка също влияе върху работата на радиатора. Повърхностната обработка на материала на радиатора трябва да отговаря на определени изисквания за външен вид и физични и химични изпитвания, за да се гарантира неговата надеждност и издръжливост при практически приложения.

В обобщение, радиаторът, използван за опаковани лазерни чипове, трябва да има висока топлопроводимост, да съответства на коефициента на термично разширение на чипа, добри възможности за освобождаване на термично напрежение и подходяща повърхностна обработка, за да се гарантира стабилността и дългосрочната надеждност на лазера.

‌Основните стъпки на опаковане на немонтирани пръти с лазерен чип включват: избор на подходящи опаковъчни материали, проектиране на структурата на опаковката, извършване на заваряване и свързване и оптимизиране на термичното управление.

На първо място, изборът на подходящ опаковъчен материал е ключът към осигуряване на производителността на немонтираната лента с лазерен чип. Например твърда спойка злато-калай може да се използва за опаковане на високомощни сини полупроводникови лазерни пръти от галиев нитрид (GaN), а преходен радиатор мед-волфрам може да се използва като буферен слой за потискане на остатъчното напрежение при опаковката. В допълнение, епитаксиалната материална система InGaAs/AlGaAs може също да се използва за проектиране на високомощни заострени полупроводникови лазерни решетки.

Второ, правилно проектираната структура на опаковката е от решаващо значение за подобряване на производителността на немонтираните пръти с лазерни чипове. Например, структурата на опаковката може да бъде изградена с помощта на компоненти като микроканални радиатори, изолационни филми и медни ленти за постигане на добро управление на топлината и разпределение на тока.

Следва процесът на запояване и свързване. Използва се високопрецизна машина за поставяне за евтектично свързване на чипа към преходния радиатор мед-волфрам, а температурата, налягането и времето на заваряване се контролират стриктно, за да се гарантира качеството на заваряване. Експериментите показват, че подходящите параметри на заваряване могат значително да намалят топлинното съпротивление и праговия ток, като по този начин подобрят изходната оптична мощност и ефективността на фотоелектричното преобразуване.

И накрая, оптимизирането на термичното управление е важна мярка за осигуряване на дългосрочна стабилна работа на немонтирани лазерни чипове. Чрез рационално проектиране на структурата на радиатора и избор на подходящи материали термичното съпротивление може да бъде ефективно намалено, ефективността на разсейване на топлината може да бъде подобрена и експлоатационният живот на немонтираните пръти с лазерен чип може да бъде удължен.

1. Предотвратете замърсяване: Немонтираната лазерна лента трябва да бъде опакована в безпрашна и стерилна среда, за да се предотврати навлизането на частици и микроорганизми. Тези замърсители могат да повлияят на производителността и живота на немонтираната лазерна лента и дори да причинят повреда на опаковката.

2. Подобрете качеството на опаковката: Контролът на околната среда в чистата стая може да гарантира, че температурата, влажността и въздушният поток по време на процеса на опаковка са в най-добро състояние, като по този начин подобрява качеството и консистенцията на опаковката. Това помага да се намалят дефектите на опаковките и да се подобри качеството на продуктите.

3. Удължаване на експлоатационния живот: Опаковането в чиста среда може да намали повредата на немонтираната лазерна лента от външни фактори, като по този начин удължи експлоатационния й живот. Чистата стая намалява проблемите със замърсяването, които могат да възникнат по време на процеса на опаковане, като стриктно контролира условията на околната среда и защитава стабилността и надеждността на немонтираната лазерна лента.

4. Подобрете ефективността на производството: Ефективната система за филтриране и стриктно контролираните условия на околната среда на чистата стая могат да намалят прекъсванията на производството и преработката, причинени от замърсяване, като по този начин подобряват цялостната ефективност на производството. В допълнение, чистата стая може също така да осигури непрекъснатост и стабилност на производствения процес, като допълнително подобрява ефективността на производството.

Структурни разлики:

‌EEL (Edge Emitting Laser): EEL използва излъчване на радиация по посока на оста, т.е. светлината се излъчва по посока на равнината на устройството, обикновено с цилиндрична структура, и светлината излъчва лазерен лъч отстрани.

‌VCSEL (лазер, излъчващ повърхност с вертикална кухина): Структурата на VCSEL е вертикална, т.е. светлината е перпендикулярна на устройството и светлината се излъчва главно отгоре, образувайки кръгло петно.

Режим на излъчване‌:

‌EEL: Лазерният лъч се излъчва отстрани през цилиндрична структура.

‌VCSEL: Повърхностно излъчващ лазер, светлината се излъчва главно отгоре.

Форма на петна:

‌EEL: Излъченото петно ​​е елипсовидно.

‌VCSEL: Излъчваното петно ​​е кръгло.

Разлики в производителността:

‌EEL: Има по-висока изходна мощност и енергия от един лазер, подходящ за приложения с високи енергийни изисквания.

‌VCSEL‌: Има висока вътрешна квантова ефективност и по-добра термична стабилност и може да постигне висока скорост, ниска консумация на енергия и широк температурен диапазон‌.

Области на приложение:

‌EEL‌: Използва се най-вече за високоскоростни комуникации, като комуникации с оптични влакна, лазерен печат, оптични дискове и оптично измерване и откриване‌.

‌VCSEL‌: Обикновено се използва в оптична взаимовръзка на центрове за данни, лидар, разпознаване на лица, 3D сканиране и други приложения‌.

В обобщение, EEL и VCSEL имат значителни разлики в структурата, режима на излъчване, формата на петна, производителността и областите на приложение. Потребителите могат да изберат подходящия лазерен чип според специфичните нужди.

Работата на чипа EEL Edge Emitting Laser включва основно следните стъпки:

1. Инжектиране на носител: Чрез прилагане на предно отклонение, електроните се инжектират от N-тип региона в активния слой, а дупките се инжектират от P-типа региона в активния слой. В активния слой електроните и дупките се рекомбинират, за да генерират фотони. Този процес е подобен на светоизлъчващ диод (LED), но EEL е за постигане на лазери вместо обикновена светлина.

2. Стимулирано лъчение и усилване на светлината: Фотоните, генерирани в активния слой, взаимодействат с други възбудени електрони, карайки тези електрони да преминат към състояние с ниска енергия и да излъчват повече фотони със същата фаза, честота и посока като първоначалните фотони. Това е стимулирано лъчение. Когато фотоните се отразяват напред-назад между тези огледала, в активния слой се генерират по-стимулирани радиационни фотони, образувайки механизъм за усилване на светлината в резонансната кухина.

3. Резонансна кухина и усилване на светлината: Тъй като активният слой на EEL е вграден между две успоредни огледала (крайни повърхности), тези огледала ще отразяват някои фотони обратно към активния слой. Когато фотоните се отразяват напред-назад между двете огледала, в активния слой се генерират по-стимулирани радиационни фотони. Този повтарящ се процес на усилване на светлината формира механизма за усилване на светлината в резонансната кухина.

‌4. Лазерен изход‌: Когато броят на фотоните в резонансната кухина достигне определен праг, някои фотони ще бъдат излъчени през крайната повърхност с по-ниска отразяваща способност, за да формират лазерен изход. Посоката на лазерния лъч на EEL е успоредна на повърхността на чипа, така че се нарича лазер с ръбово излъчване.

Четири метода на охлаждане

Охлаждане с радиатор с естествена конвекция‌: Този метод използва материали с висока топлопроводимост за отстраняване на генерираната топлина и разсейване на топлината чрез естествена конвекция. В допълнение, ребрата също могат да помогнат за разсейването на топлината и да подобрят скоростта на топлообмен на охладителната система‌.

‌Материали с топлопроводимост‌: Използвайте материали с висока топлопроводимост, за да намалите температурата на лазера. Тези материали могат ефективно да отвеждат топлината, като по този начин поддържат стабилната работа на лазера‌.

Базиран на водеща в индустрията полупроводникова технология, BrandNew предоставя широка гама от опции за лазерни чипове. Някои от тези опции включват дължини на вълните, вариращи от 450nm до 2100nm, лазерен чип с един емитер с до 20W изходна мощност и лазерен чип с една лента с до 600W изходна мощност и непрекъсната вълна (CW) и квази-непрекъсната вълна (QCW ) опции. Лазерните чипове и пръти се предлагат с различни фактори на запълване, ширини на ивици, ширини на пръти и дължини на кухини и могат да бъдат разработени персонализирани опции, за да отговорят на вашите уникални изисквания.

Лазерните чипове се произвеждат при най-строг контрол на качеството. Ние работим само с най-съвременна технология за епитаксия, обработка и фасетно покритие. За сглобяване на лазерен чип се използват стандартни методи за запояване. Материалът поддържа както мека спойка (индий), така и твърда спойка (злато/калай). Стандартната конфигурация на лазерния чип е емитерна структура, разделена от p-страната. При поискване се предлагат лазерни чипове с непрекъсната p-странична метализация и адаптирани фасетни покрития, като се използват покрития с ниска AR за сглобяване на външни резонатори.

Brandnew Technology, един от водещите производители и доставчици на диодни лазери в Китай, има професионална фабрика, която произвежда висококачествен лазерен чип и продава на конкурентни цени. Добре дошли в търговията на едро с нашите продукти, произведени в Китай.