半導(dǎo)體激光二極管的發(fā)展趨勢
自1962年發(fā)明了世界上第一臺半導(dǎo)體激光器以來,半導(dǎo)體激光器發(fā)生了巨大的變化,極大地推動了其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。近年來用于信息技術(shù)領(lǐng)域的小功率半導(dǎo)體激光器發(fā)展極快。如用于光纖通信的DFB和動態(tài)單模的激光二極管以及在光盤處理中大量應(yīng)用的可見光波長的激光二極管,甚至是超短脈沖的激光二極管都得到了大幅度的革新性進(jìn)步。
小功率激光二極管其自身還擁有這高集成、高速率以及可調(diào)諧的發(fā)展特征。大型高功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展速度也不斷加快。
在上世紀(jì)八十年代,獨(dú)立的激光二極管的輸出功率已經(jīng)在100mW以上,并達(dá)到了39%的轉(zhuǎn)化效率。等到了90年代,美國人又一次將指標(biāo)提高一個新的水平,達(dá)到了45%的轉(zhuǎn)化效率,就輸出功率來看,也從W到了KW級的轉(zhuǎn)變。
目前各國在研制項目的支持下,半導(dǎo)體激光器的芯片結(jié)構(gòu)、外延生長和器件封裝等激光器技術(shù)均有了長足發(fā)展,單元器件的性能也實(shí)現(xiàn)了重大突破:電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)70%以上,很低的光束發(fā)散角,單巴條連續(xù)輸出功率超過千瓦,采用碳納米(CN)熱沉使激光器的冷卻效率比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體巴條安裝技術(shù)可提高30%。100μm條寬單管輸出功率達(dá)到24.6W,大功率連續(xù)工作壽命長達(dá)數(shù)萬小時。
高效能大功率的半導(dǎo)體激光器也迅速發(fā)展為全固化激光器,從而使得LDP固體激光器獲得了全新的發(fā)展機(jī)遇和前景。
半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高、能耗低、電光轉(zhuǎn)換效率高、易于大規(guī)模生產(chǎn)以及價格較低廉等優(yōu)點(diǎn),在CD激光唱片機(jī)、光纖通信、光存儲器、激光打印機(jī)等獲得廣泛應(yīng)用,范圍覆蓋了整個光電子學(xué)領(lǐng)域。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和突破,半導(dǎo)體激光器正向發(fā)射波長更短、發(fā)射功率更大、超小型、長壽命的方向發(fā)展,以滿足各種應(yīng)用的需要,產(chǎn)品種類日益豐富。在激光加工、3D打印、激光雷達(dá)、激光測距、軍事、醫(yī)療和生命科學(xué)等方面也得到了大量應(yīng)用。另外,通過耦合進(jìn)光纖進(jìn)行傳輸,大功率直接半導(dǎo)體激光器在切割和焊接領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。