Konsideratat e projektimit për lazerin gjysmëpërçues me fuqi të lartë

Konsideratat e projektimit përlazer gjysmëpërçues me fuqi të lartë
Ky artikull do të trajtojë në mënyrë sistematike konsideratat kryesore të projektimit dhe metodat e zbatimit të gjysmëpërçuesve me fuqi të lartë.lazerBazuar në idenë e përgjithshme të "rritjes së kufirit të sipërm të fuqisë duke zgjeruar vëllimin ndriçues, duke optimizuar shtigjet e konvertimit dhe shpërndarjes së energjisë, duke shmangur dëmtimin optik katastrofik (COD)", u krye një analizë e thelluar nga 9 aspekte kryesore:
1. Zonë e gjerë emetimi: Duke miratuar një strukturë të zonës së gjerë (siç është rritja e gjerësisë së zonës së emetimit W nga disa mikrometra në 50-200 mikrometra), fuqia maksimale e daljes mund të rritet drejtpërdrejt linearisht, e cila është metoda bazë për të marrë dalje nga një tub i vetëm në nivelin e vatëve ose edhe dhjetëra vatëve, por sakrifikon cilësinë e rrezes.
2. Zgavër e gjatë: Rritja e gjatësisë së zgavrës është çelësi për përmirësimin e performancës së ngrohjes elektrike dhe arritjen e funksionimit efikas dhe me fuqi të lartë. Thelbi i saj qëndron në uljen efektive të rezistencës termike dhe rezistencës së pajisjes, duke shtypur kështu rritjen e temperaturës së kryqëzimit të rajonit aktiv, duke zvogëluar efektet e ngopjes së energjisë dhe duke përmirësuar fuqinë dhe efikasitetin e daljes.
3. Zgjerimi i valëpërçuesve dhe zgavrave optike asimetrike: Duke zgjeruar shpërndarjen e fushës optike (siç është përdorimi i strukturave të zgavrave optike asimetrike), mbivendosja midis fushës optike dhe zonave me humbje të lartë absorbimi mund të reduktohet, duke zvogëluar ndjeshëm humbjet e brendshme, duke përmirësuar efikasitetin kuantik dhe duke zvogëluar gjenerimin e nxehtësisë. Në të njëjtën kohë, cilësia e rrezes në drejtimin vertikal mund të përmirësohet gjithashtu.
4. Faktori i mbushjes: Në pajisjet me shufra, faktori i mbushjes (raporti i gjerësisë totale të njësisë që lëshon dritë me gjerësinë totale të shufrës) është parametri kryesor për balancimin e dendësisë së fuqisë dalëse dhe vështirësisë së menaxhimit termik. Faktori i lartë i mbushjes sjell dendësi të lartë të fuqisë, por kërkon shpërndarje jashtëzakonisht të lartë të nxehtësisë, ndërsa faktori i ulët i mbushjes është më i favorshëm për menaxhimin termik dhe përmirëson besueshmërinë.
6. Teknologjia e mbrojtjes së sipërfaqes fundore: Përmirësimi i pragut të dëmtimit katastrofik të pasqyrës optike (COMD) të sipërfaqes fundore është çelësi për të kapërcyer bllokimin e energjisë. Artikulli trajton tre teknologji kryesore:
6.1 Pasivizimi dhe veshja e sipërfaqes së zgavrës: Duke depozituar shtresa pasivizimi dhe duke veshur filma me reflektivitet të lartë/anti-reflektim, defektet e sipërfaqes së zgavrës pasivizohen, rekombinimi jo-rrezatues shtypet dhe pragu COMD përmirësohet ndjeshëm.
6.2 Teknologjia e dritares jo-absorbuese: Përdorimi i hibridizimit kuantik të pusit dhe teknikave të tjera për të formuar një rajon transparent të dritares në sipërfaqen fundore për të zvogëluar thithjen e dritës dhe për të parandaluar COMD-në.
6.3 Teknologjia e zonës pa injeksion në sipërfaqen e zgavrës: Futni një zonë pa injeksion aktual pranë sipërfaqes së zgavrës për të zvogëluar përqendrimin e bartësit dhe rekombinimin jo-rrezatues në sipërfaqen e zgavrës.
7. Projektim me shkëlqim të lartë: Prezantohen dy teknika për të marrë dalje me shkëlqim të lartë për të adresuar problemin e cilësisë së dobët të rrezes në lazerin me sipërfaqe të gjerë:
7.1. Struktura konike: Duke kombinuar "zonën e mbjelljes" së valëpërçuesit të ngushtë në pjesën e përparme dhe "zonën e amplifikimit të konit" në pjesën e prapme, cilësia e rrezes afër limitit të difraksionit ruhet gjatë amplifikimit të fuqisë.
7.2 Kontrolli i modalitetit: Futja e mikrostrukturave brenda një diapazoni të gjerë për të rritur në mënyrë selektive humbjen e modave tërthore të rendit të lartë, duke përmirësuar kështu cilësinë e rrezes.

8. Pusi kuantik i tendosjes dhe kompensimi i tendosjes: Futja e tendosjes në rajonin aktiv të pusit kuantik mund të optimizojë strukturën e brezit, të rrisë fitimin diferencial, duke zvogëluar kështu rrymën e pragut, duke përmirësuar efikasitetin dhe duke përmirësuar karakteristikat e temperaturës së lartë. Teknologjia e kompensimit të tendosjes parandalon akumulimin e tendosjes dhe defekteve duke rritur shtresat barrierë me tendosje të kundërt, duke siguruar cilësinë e materialit.
9. Menaxhim termik i avancuar dhe paketim me stres të ulët: Në përgjigje të sfidave të shpërndarjes së nxehtësisë të sjella nga dendësia e lartë e fuqisë, ky artikull prezanton materiale të reja të radiatorit të nxehtësisë (siç janë materialet kompozite prej diamanti), ftohës mikrokanalesh dhe teknologji paketimi duke përdorur materiale ndërfaqeje me stres të ulët për të arritur kapacitet ultra të lartë të shpërndarjes së nxehtësisë dhe për të përmirësuar besueshmërinë.
10. Valëpërçues i shpërndarë: Si një skemë e menaxhimit termik të brendshëm në nivel çipi, kjo strukturë e ndan valëpërçuesin e kreshtës në një zonë ngacmimi dhe një zonë të shpërndarjes pasive të nxehtësisë përgjatë gjatësisë së zgavrës, dhe ndërton një kanal tërthor të nxehtësisë brenda çipit për të shpërndarë në mënyrë efikase nxehtësinë, duke thyer kufizimet e metodave tradicionale të shpërndarjes së nxehtësisë.
Përmbledhja dhe perspektiva tregojnë se projektimi i fuqisë së lartëlazer gjysmëpërçuesështë një problem optimizimi me shumë objektiva që përfshin energjinë elektrike, optikën, termodinamikën dhe besueshmërinë. Është e nevojshme të arrihet ekuilibri më i mirë midis tre dizenjove themelore të zonës së gjerë të emetimit, zgavrës së gjatë dhe valëpërçuesit të zgjeruar, dhe teknologjive që merren me tre sfidat kryesore të menaxhimit termik, dëmtimit të sipërfaqes fundore dhe cilësisë së rrezes. Përmirësimi i mëtejshëm i performancës në të ardhmen do të varet nga zhvillimi i materialeve të reja, mekanizmave të rinj fizikë dhe proceseve të reja të prodhimit.