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高功率垂直腔面发射激光器阵列展现出色的热性能_官方时时彩票
2021-07-05 [44526]

大功率发射半导体激光器一般应用于工业、医疗、国防等多个领域,是液体激光泵和光纤激光泵的广泛自由选择。但是众所周知,在低功耗密度下,半导体激光器的升孔腔面容易造成光学灾难性损伤(COD)。这是导致高功率上升半导体激光器性能上升的可怕因素。

(威廉莎士比亚、半导体激光、半导体激光、激光、激光、激光、激光、激光、激光)相反,横钢面发射激光(VCSEL)没有COD。其增益区域映射到外延结构,因此也暴露在外部环境中(图1)。

此外,对于侧升半导体激光器,连接到边缘发射接头的光波面积比较小,因此功率密度比VCSEL高。一般来说,一般侧面发射激光器的故障率(FIT亲和率定义为每10亿个工作时间中经常发生的故障数)在500以上。

相比之下,VCSEL的FIT比率在10以下。也就是说,使用VCSEL作为泵源的系统的寿命至少是不使用横向提升激光作为泵源的50倍。

图1:从单个顶部抬起VCSEL装置时,电流和模式拘留是通过包含铝层的选择性水解进行的,输入光是圆形较低的汇聚梁,光束方向是垂直外延层(左)。侧面发射激光的输入光是平行于外延层的椭圆形光束(右)。战士能量EA通常用于描述与特定技术相关的故障对温度的依赖。

该参数通过作为翻转连接温度函数的一系列平均失败时间得出结论。侧面发射激光中COD引起的故障非常容易受到温度的影响,典型的战士能量为0.45eV是。VCSEL装置受COD影响,转录能量为0.7eV,是边功激光器的两倍。高的转录能量意味着,如果只考虑温度对FIT的影响,在80C高温下工作的VCSEL的可靠性要比在40C条件下工作的侧升激光器高400倍!许多VCSEL部件已经在80C高温下运行了足够的时间,在性能上没有波动的迹象。

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有些人甚至在更高的温度下操作VCSEL设备。[5]VCSEL装置在高温下稳定运行的能力是最重要的优点,对加热市场的需求将大幅减少。通过这些优势,我们生产了大型高功率VCSEL阵列,并且没有用在空调上(即用于冷却水或乙二醇等再循环冷却水的冷却系统)。由于没有加热器设备,该VCSEL阵列的结构更加灵活,整体效率更高。

VCSEL阵列构建了并行工作的单个设备的二维(2D)阵列,以构建高功率工作VCSEL设备。VCSEL零部件生产类似于成熟期低成本硅集成电路平面处置。

在VCSEL设备生产中,反射镜和转录区沿着外延增长方向依次填充。将光源的偏振方向与贴图层水平输入,并在设备的顶部(或底部)输入圆形和低收敛光束。接下来,VCSEL晶圆将展开光刻及金属涂层阶段,形成电识别。对于情况的明确应用,对电流和光上升的限制通常是通过含有铝层的选择性水解、离子注入或两者并行的方法构建的。

VCSEL部件可以设计为epi/空气接口(EPI/空气接口)或半透明底座(使用半透明底座)。例如,为了建立更有效的散热,需要展开紧密的焊接。

加工后进入晶片后的测试阶段。这个阶段要对每个芯片进行测试,确认是否合格。下面是Wayper补丁,最后对芯片展开更高级别的PCB(利用率很低,一般95%以上)或工厂。晶片是由单一晶片切割或平行有效连接的单一晶片所包含的阵列。

阵列可以是线性(一维)、矩形或正方形(2D)。 另外,在VCSEL阵列中,单个芯片的方向由照片光刻技术定义,可以展开指定给该芯片的设计布局,放置方向可以精确到微米级。根据适用对象的不同,VCSEL 2D阵列可以包含数百到数千个单芯片。由于VCSEL的谐振器由铺在布拉格反射镜(DBR)之间的两个波长级腔宽度组成,因此输入光为单个钟形,输入波长具有固有的稳定性(约0.065纳米/K),因此不需要额外的波长固定装置或外部光学元件。

侧升激光器必须是波长稳定器。另外,由于半导体生长技术和PCB技术的变化,大型VCSEL 2D阵列中上升的波长一致性非常好,光谱宽度约为0.8nm。出色的波长是平坦的、非常窄的光谱宽度,在介质吸收带宽的泵应用中非常简单。戴尔生产了0.22cm2大小的VCSEL阵列,功率超过230瓦,功率为1kW/cm2(见图2)。

我们展示了3.5kW/cm2的更高功率密度,最高100瓦的倒数功率输入(输入光为脉冲,脉冲宽度为100s,频率约为10%)。这些功率值和功率密度都可以与侧面发射激光器的适当指标相比较。图2:随着连续波电流的减少,二维VCSEL阵列的功率、电压和转换效率图。

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