Лазерный чип

Лазерный чип, также называемый несмонтированной диодной лазерной линейкой, представляет собой лазерный чип с одним излучателем или лазерный чип с одной линейкой, которые не крепятся к радиатору и не имеют какой-либо внешней упаковки. Выбирайте полупроводниковые материалы GaAs, InP и GaSb, чтобы получить длину волны от 450 нм до 2 мкм, что обеспечивает исключительную надежность и производительность.

Лазерный чип — это миниатюрный чип, в котором объединены лазеры и другие оптоэлектронные компоненты. Основным компонентом лазерного чипа является полупроводниковый лазер, который использует процесс рекомбинации электронов и дырок в полупроводниковых материалах для генерации лазеров. Лазерные чипы меньше и легче традиционных газовых или твердотельных лазеров, что делает их пригодными для интеграции в различные портативные и встраиваемые устройства.

Одиночный излучатель

Одиночный бар

VCSEL-чип

Чип EEL с одним эмиттером

Чип EEL с одним стержнем

Основное различие между лазерным чипом с одним излучателем и лазерным чипом с одним стержнем заключается в их структуре и применении. Лазерный чип с одним излучателем обычно относится к одному лазерному чипу, тогда как лазерный чип с одним стержнем представляет собой полосчатую структуру, состоящую из нескольких лазерных чипов.

Лазерный чип с одним излучателем состоит из одного лазерного чипа и обычно имеет меньший размер и меньшую выходную мощность. Обычно они используются в приложениях, требующих точного управления лучом, таких как волоконно-оптическая связь и лазерные указки. Характеристики лазерных чипов с одним излучателем заключаются в высоком качестве луча и подходят для применений, требующих высокой направленности и высокой яркости.

Лазерный чип с одним стержнем представляет собой структуру в форме полосы, состоящую из нескольких лазерных чипов, обычно имеющую больший размер и более высокую выходную мощность. Лазерный чип с одним стержнем подходит для применений, требующих высокой выходной мощности, таких как обработка материалов, медицинское оборудование и инструменты для научных исследований. Характеристики однополосных лазерных чипов заключаются в их высокой выходной мощности и подходят для применений, требующих облучения большой площади или высокой энергии.

С точки зрения технических деталей и применения, лазерные чипы с одним излучателем и лазерные чипы с одним стержнем также различаются методами подготовки и выбором материала. Лазерные чипы с одним излучателем обычно изготавливаются с использованием технологии химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений и имеют высокое качество и эффективность луча. Лазерный чип с одним стержнем позволяет избежать боковой лазерной генерации благодаря конструкции эпитаксиального слоя и изолирующей канавки, а также повышает надежность и долговечность устройства.

Несмонтированные лазерные стержни можно разрезать на лазерные чипы с одним излучателем, включая следующие этапы:

Скрайбирование: на каждом снятом лазерном стержне, подлежащем скалыванию, скрайбирование выполняется между двумя соседними чипами.

Расширение пленки: клейкая пленка с прикрепленным лазерным стержнем передается в машину для расширения пленки для первого расширения пленки. После завершения расширения пленки клейкая пленка находится в первом состоянии расширения и остается в этом состоянии.

Расщепление: клейкая пленка в первом состоянии расширения передается на разделительную машину, и лазерный стержень расщепляется вдоль линии разметки, чтобы отделить стружки на лазерном стержне друг от друга. Путем расширения клейкой пленки, прикрепленной к лазерному стержню перед раскалыванием, на стружку по обе стороны от линии разметки создается предварительное напряжение, так что во время раскалывания стружку можно естественным образом и чисто отделить в направлении разметки, избегая столкновения стружки с каждой из них. другие во время раскола и повреждения.

Ключом к этому методу является обеспечение предварительного напряжения путем расширения пленки, чтобы гарантировать естественное разделение стружки в направлении скрайбирования во время разделения, тем самым улучшая выход и качество стружки.

‌Расстояние между излучателями демонтированной лазерной линейки оказывает существенное влияние на производительность. Равномерное расстояние между излучателями может обеспечить лучший эффект рассеивания тепла от демонтированной лазерной планки, тем самым увеличивая срок службы и стабильность демонтированной лазерной планки.

Расстояние между излучателями демонтированной лазерной линейки будет влиять на эффект рассеивания тепла. Если расстояние между излучателями неравномерно, это может привести к слишком высокой температуре некоторых излучателей, что повлияет на производительность и срок службы лазера. Регулируя ширину каждого эмиттера стержня, можно сделать рассеивание тепла по всему стержню более равномерным, и можно избежать того, чтобы температура среднего эмиттера была значительно выше, чем температура краевого эмиттера, тем самым уменьшая проблемы. сдвига длины волны и уменьшения ширины импульса.

Расстояние между излучателями также влияет на яркость снятой лазерной линейки. Если расстояние между излучателями слишком велико, это может привести к неравномерной яркости и повлиять на качество изображения. Соответствующее расстояние между излучателями может обеспечить эффект отображения и производительность демонтированной лазерной линейки в различных сценариях применения.

Существует множество требований к радиаторам, используемым в упаковке лазерных чипов, в основном включая теплопроводность, соответствие коэффициента теплового расширения, способность снимать тепловые напряжения и обработку поверхности. ‌

Во-первых, теплопроводность является одним из важных параметров материалов теплоотвода. Лазерные чипы во время работы выделяют много тепла. Если тепло не удастся рассеять вовремя, это повлияет на производительность и срок службы лазера. Следовательно, материал радиатора должен иметь высокую теплопроводность, чтобы эффективно отводить тепло. Обычные материалы радиатора, такие как нитрид алюминия, карбид кремния, алмаз и т. д., обладают высокой теплопроводностью.

Во-вторых, соответствие коэффициента теплового расширения также очень важно. Коэффициенты теплового расширения лазерных чипов и материалов радиатора должны совпадать, чтобы уменьшить напряжение, вызванное изменениями температуры, и предотвратить трещины или деформацию между материалами. Например, коэффициент теплового расширения нитрида алюминия составляет 4,6×10^-6/K, что близко к коэффициенту теплового расширения лазерных чипов, поэтому его часто используют в качестве переходного теплоотводящего материала.

Кроме того, ключевым фактором также является способность снимать термическое напряжение. Тепло, выделяемое лазером во время работы, вызовет термическое напряжение между чипом и радиатором. Если материал радиатора не может эффективно снять эти напряжения, это может привести к ухудшению или выходу из строя лазера. Следовательно, материал радиатора должен обладать хорошей способностью снимать тепловые напряжения.

Наконец, обработка поверхности также влияет на производительность радиатора. Обработка поверхности материала радиатора должна соответствовать определенным требованиям по внешнему виду и физическим и химическим испытаниям, чтобы гарантировать его надежность и долговечность в практическом применении.

Таким образом, радиатор, используемый для корпусированных лазерных чипов, должен иметь высокую теплопроводность, соответствовать коэффициенту теплового расширения чипа, хорошо снимать тепловые напряжения и соответствующую обработку поверхности, чтобы гарантировать стабильность и долгосрочную надежность лазера.

«Основные этапы упаковки несмонтированных брусков лазерной стружки включают в себя: выбор подходящих упаковочных материалов, проектирование конструкции упаковки, выполнение сварки и склеивания, а также оптимизацию управления температурным режимом.

Прежде всего, выбор подходящего упаковочного материала является ключом к обеспечению работоспособности демонтируемой лазерной чип-панели. Например, твердый припой золото-олово можно использовать для упаковки мощных синих полупроводниковых лазерных стержней на основе нитрида галлия (GaN), а переходный теплоотвод медь-вольфрам можно использовать в качестве буферного слоя для подавления остаточного напряжения упаковки. Кроме того, система эпитаксиальных материалов InGaAs/AlGaAs также может быть использована для создания мощных конических полупроводниковых лазерных стержней.

Во-вторых, правильно спроектированная конструкция упаковки имеет решающее значение для повышения эффективности сборных лазерных чипов. Например, структура корпуса может быть построена с использованием таких компонентов, как микроканальные радиаторы, изолирующие пленки и медные ленты, чтобы обеспечить хорошее управление температурой и распределение тока.

Далее следует процесс пайки и склеивания. Для эвтектического соединения чипа с переходным радиатором медь-вольфрам используется высокоточная машина для размещения, а температура, давление и время сварки строго контролируются для обеспечения качества сварки. Эксперименты показывают, что соответствующие параметры сварки могут значительно снизить термическое сопротивление и пороговый ток, тем самым улучшая выходную оптическую мощность и эффективность фотоэлектрического преобразования.

Наконец, оптимизация терморегулирования является важной мерой для обеспечения долгосрочной стабильной работы неустановленных лазерных чипов. Рационально спроектировав конструкцию радиатора и выбрав подходящие материалы, можно эффективно снизить тепловое сопротивление, повысить эффективность рассеивания тепла и продлить срок службы демонтированных планок лазерных чипов.

1. Предотвратите загрязнение: демонтированную лазерную планку необходимо упаковать в стерильной и свободной от пыли среде, чтобы предотвратить попадание частиц и микроорганизмов. Эти загрязнения могут повлиять на производительность и срок службы демонтированной лазерной линейки и даже привести к повреждению упаковки.

2. Улучшение качества упаковки. Контроль окружающей среды в чистом помещении может гарантировать, что температура, влажность и поток воздуха во время процесса упаковки находятся в наилучшем состоянии, тем самым улучшая качество и стабильность упаковки. Это способствует уменьшению дефектов упаковки и повышению качества продукции.

3. Продление срока службы. Упаковка в чистой среде может уменьшить повреждение демонтированной лазерной планки внешними факторами, тем самым продлевая срок ее службы. Чистая комната снижает проблемы загрязнения, которые могут возникнуть в процессе упаковки, за счет строгого контроля условий окружающей среды и защищает стабильность и надежность демонтированной лазерной линейки.

4. Повышение эффективности производства. Эффективная система фильтрации и строго контролируемые условия окружающей среды в чистом помещении позволяют сократить перерывы в производстве и доработку, вызванные загрязнением, тем самым повышая общую эффективность производства. Кроме того, чистая комната также может обеспечить непрерывность и стабильность производственного процесса, что еще больше повышает эффективность производства.

‌Структурные различия‌:

‌EEL (лазер с краевым излучением): EEL использует излучение вдоль направления оси, то есть свет излучается вдоль плоского направления устройства, обычно с цилиндрической структурой, а свет излучает лазерный луч сбоку.

‌VCSEL (лазер поверхностного излучения с вертикальной полостью): структура VCSEL вертикальна, то есть свет перпендикулярен устройству, и свет в основном излучается сверху, образуя круглое пятно.

Режим излучения‌:

‌EEL: Лазерный луч испускается сбоку через цилиндрическую конструкцию.

‌VCSEL: Лазер поверхностного излучения, свет в основном излучается сверху.

‌Форма пятна‌:

‌УГОРЬ: Излучаемое пятно имеет эллиптическую форму.

‌VCSEL: излучаемое пятно имеет круглую форму.

«Различия в производительности»:

‌EEL: он имеет более высокую выходную мощность и энергию, чем один лазер, что подходит для применений с высокими требованиями к энергии.

‌VCSEL‌: он обладает высокой внутренней квантовой эффективностью и лучшей термической стабильностью, а также может достигать высокой скорости, низкого энергопотребления и широкого температурного диапазона‌.

‌Области применения‌:

‌EEL‌: в основном используется для высокоскоростной связи, такой как волоконно-оптическая связь, лазерная печать, оптические диски, а также оптические измерения и обнаружения‌.

‌VCSEL‌: он обычно используется в оптических соединениях центров обработки данных, лидарах, распознавании лиц, 3D-сканировании и других приложениях‌.

Таким образом, EEL и VCSEL имеют существенные различия в структуре, режиме излучения, форме пятна, характеристиках и областях применения. Пользователи могут выбрать подходящий лазерный чип в соответствии с конкретными потребностями.

Работа лазерного чипа EEL Edge Emitting Laser в основном включает в себя следующие этапы:

1. Инжекция носителей: при приложении прямого смещения электроны инжектируются из области N-типа в активный слой, а дырки инжектируются из области P-типа в активный слой. В активном слое электроны и дырки рекомбинируют, образуя фотоны. Этот процесс похож на светоизлучающий диод (LED), но EEL заключается в использовании лазеров вместо обычного света.

2. Стимулированное излучение и усиление света: фотоны, генерируемые в активном слое, взаимодействуют с другими возбужденными электронами, заставляя эти электроны переходить в состояние с низкой энергией и испускать больше фотонов с той же фазой, частотой и направлением, что и исходные фотоны. Это стимулированное излучение. Когда фотоны отражаются между этими зеркалами взад и вперед, в активном слое генерируются больше фотонов стимулированного излучения, образуя механизм усиления света в резонансной полости.

3. Резонансная полость и усиление света. Поскольку активный слой EEL встроен между двумя параллельными зеркалами (торцевыми поверхностями), эти зеркала будут отражать некоторые фотоны обратно в активный слой. Когда фотоны отражаются вперед и назад между двумя зеркалами, в активном слое генерируется больше фотонов стимулированного излучения. Этот повторяющийся процесс усиления света образует механизм усиления света в резонансной полости.

‌4. Выход лазера: когда количество фотонов в резонансной полости достигает определенного порога, некоторые фотоны будут излучаться через торцевую поверхность с более низкой отражательной способностью, образуя выходной сигнал лазера. Направление лазерного луча EEL параллельно поверхности чипа, поэтому его называют лазером с краевым излучением.

Четыре метода охлаждения

Охлаждение радиатора с естественной конвекцией: в этом методе используются материалы с высокой теплопроводностью для отвода выделяемого тепла и рассеивания тепла за счет естественной конвекции. Кроме того, ребра также могут помочь рассеивать тепло и улучшать скорость теплопередачи в системе охлаждения.

«Материалы с теплопроводностью». Используйте материалы с высокой теплопроводностью, чтобы снизить температуру лазера. Эти материалы могут эффективно отводить тепло, тем самым поддерживая стабильную работу лазера.

Основываясь на ведущей в отрасли полупроводниковой технологии, BrandNew предлагает широкий спектр вариантов лазерных чипов. Некоторые из этих вариантов включают длины волн в диапазоне от 450 до 2100 нм, лазерный чип с одним излучателем с выходной мощностью до 20 Вт и однолинейный лазерный чип с выходной мощностью до 600 Вт, а также непрерывную волну (CW) и квазинепрерывную волну (QCW). ) параметры. Лазерные чипы и стержни доступны с различными коэффициентами заполнения, шириной полос, шириной стержней и длиной полости, а также могут быть разработаны индивидуальные варианты, отвечающие вашим уникальным требованиям.

Лазерные чипы производятся под строжайшим контролем качества. Мы работаем только с самыми современными технологиями эпитаксии, обработки и фасетного покрытия. Для сборки лазерного чипа используются стандартные методы пайки. Материал поддерживает как мягкий припой (индий), так и твердый припой (золото/олово). Стандартная конфигурация лазерного чипа представляет собой структуру эмиттера, разделенную на p-стороне. По запросу доступны лазерные чипы с непрерывной металлизацией p-стороны и адаптированными фасетными покрытиями с использованием покрытий с низким просветлением для сборки внешних резонаторов.

Brandnew Technology, один из ведущих производителей и поставщиков диодных лазеров в Китае, имеет профессиональную фабрику, которая производит высококачественные лазерные чипы и продает их по конкурентоспособной цене. Добро пожаловать на оптовую продажу нашей продукции, произведенной в Китае.