Konsiderazzjonijiet tad-disinn għal lejżer semikonduttur ta' qawwa għolja

Konsiderazzjonijiet tad-disinn għallejżer semikonduttur ta' qawwa għolja
Dan l-artikolu se jelabora sistematikament dwar il-kunsiderazzjonijiet ewlenin tad-disinn u l-metodi ta' implimentazzjoni ta' semikondutturi ta' qawwa għoljalejżerAbbażi tal-idea ġenerali li “tiżdied il-limitu massimu tal-qawwa billi tespandi l-volum luminuż, tottimizza l-mogħdijiet ta’ konverżjoni u dissipazzjoni tal-enerġija filwaqt li tevita ħsara ottika katastrofika (COD)”, twettqet analiżi fil-fond minn 9 aspetti ewlenin:
1. Żona ta' emissjoni wiesgħa: Billi tiġi adottata struttura ta' żona wiesgħa (bħal żieda fil-wisa' W taż-żona ta' emissjoni minn ftit mikrometri għal 50-200 mikrometru), il-qawwa massima tal-ħruġ tista' tiżdied direttament b'mod lineari, li huwa l-metodu bażiku biex jinkiseb output ta' tubu wieħed fil-livell tal-watt jew saħansitra għexieren ta' watts, iżda dan jissagrifika l-kwalità tar-raġġ.
2. Kavità twila: Iż-żieda fit-tul tal-kavità hija ċ-ċavetta biex tittejjeb il-prestazzjoni tat-tisħin elettriku u tinkiseb tħaddim effiċjenti u ta' qawwa għolja. Il-qalba tagħha tinsab fit-tnaqqis effettiv tar-reżistenza termali u r-reżistenza tal-apparat, u b'hekk trażżan iż-żieda fit-temperatura tal-junction tar-reġjun attiv, tnaqqas l-effetti tas-saturazzjoni tal-qawwa, u ttejjeb il-qawwa u l-effiċjenza tal-ħruġ.
3. Twessigħ tal-gwidi tal-mewġ u kavitajiet ottiċi asimmetriċi: Billi titwessa' d-distribuzzjoni tal-kamp ottiku (bħall-użu ta' strutturi ta' kavità ottika asimmetriċi), is-sovrappożizzjoni bejn il-kamp ottiku u ż-żoni ta' telf ta' assorbiment għoli tista' titnaqqas, u b'hekk jitnaqqsu b'mod sinifikanti t-telf intern, titjieb l-effiċjenza kwantistika, u titnaqqas il-ġenerazzjoni tas-sħana. Fl-istess ħin, il-kwalità tar-raġġ fid-direzzjoni vertikali tista' tittejjeb ukoll.
4. Fattur tal-mili: Fl-apparati tal-bar, il-fattur tal-mili (il-proporzjon tal-wisa' totali tal-unità li tarmi d-dawl għall-wisa' totali tal-bar) huwa l-parametru ewlieni għall-ibbilanċjar tad-densità tal-qawwa tal-ħruġ u d-diffikultà tal-ġestjoni termali. Fattur tal-mili għoli jġib densità għolja tal-qawwa iżda jeħtieġ dissipazzjoni tas-sħana estremament għolja, filwaqt li fattur tal-mili baxx huwa aktar favorevoli għall-ġestjoni termali u jtejjeb l-affidabbiltà.
6. Teknoloġija tal-protezzjoni tal-wiċċ tat-tarf: It-titjib tal-limitu tal-ħsara katastrofika tal-mera ottika (COMD) tal-wiċċ tat-tarf huwa ċ-ċavetta biex tingħeleb l-ostaklu tal-enerġija. L-artiklu jelabora fuq tliet teknoloġiji ewlenin:
6.1 Passivazzjoni u kisi tal-wiċċ tal-kavità: Billi jiġu depożitati saffi ta' passivazzjoni u miksija films b'riflettività għolja/anti-riflessjoni, id-difetti tal-wiċċ tal-kavità jiġu passivati, ir-rikombinazzjoni mhux radjattiva tiġi mrażżna, u l-limitu COMD jitjieb b'mod sinifikanti.
6.2 Teknoloġija tat-tieqa mingħajr assorbiment: Bl-użu ta' ibridizzazzjoni kwantistika u tekniki oħra biex tifforma reġjun ta' tieqa trasparenti fuq il-wiċċ tat-tarf biex tnaqqas l-assorbiment tad-dawl u tipprevjeni s-COMD.
6.3 Teknoloġija taż-żona mingħajr injezzjoni fuq il-wiċċ tal-kavità: Introduċi żona mingħajr injezzjoni ta' kurrent ħdejn il-wiċċ tal-kavità biex tnaqqas il-konċentrazzjoni tat-trasportatur u r-rikombinazzjoni mhux radjattiva fuq il-wiċċ tal-kavità.
7. Disinn ta' luminożità għolja: Żewġ tekniki biex jinkiseb output ta' luminożità għolja huma introdotti biex jindirizzaw il-problema ta' kwalità fqira tar-raġġ fil-lejżer b'żona wiesgħa:
7.1. Struttura tal-konu: Billi tikkombina ż-“żona taż-żerriegħa” tal-gwida tal-mewġ dejqa fit-tarf ta’ quddiem u ż-“żona tal-amplifikazzjoni tal-konu” fit-tarf ta’ wara, il-kwalità tar-raġġ qrib il-limitu tad-diffrazzjoni tinżamm waqt li tiġi amplifikata l-qawwa.
7.2 Kontroll tal-modalità: Introduzzjoni ta' mikrostrutturi f'firxa wiesgħa biex tiżdied b'mod selettiv it-telf ta' modi trasversali ta' ordni ogħla, u b'hekk tittejjeb il-kwalità tar-raġġ.

8. Bir kwantiku tat-tensjoni u kumpensazzjoni tat-tensjoni: L-introduzzjoni tat-tensjoni fir-reġjun attiv tal-bir kwantiku tista' tottimizza l-istruttura tal-medda, ittejjeb il-qligħ differenzjali, u b'hekk tnaqqas il-kurrent limitu, ittejjeb l-effiċjenza, u ssaħħaħ il-karatteristiċi tat-temperatura għolja. It-teknoloġija tal-kumpensazzjoni tat-tensjoni tipprevjeni l-akkumulazzjoni ta' tensjoni u difetti billi tikber saffi ta' barriera b'tensjoni opposta, u tiżgura l-kwalità tal-materjal.
9. Ġestjoni termali avvanzata u ppakkjar b'livell baxx ta' stress: Bi tweġiba għall-isfidi ta' dissipazzjoni tas-sħana li jġibu magħhom densità għolja ta' qawwa, dan l-artikolu jintroduċi materjali ġodda ta' sink tas-sħana (bħal materjali komposti tad-djamanti), apparat li jkessaħ il-mikrokanali, u teknoloġiji ta' ppakkjar li jużaw materjali ta' interfaċċja b'livell baxx ta' stress biex jiksbu kapaċità ta' dissipazzjoni tas-sħana ultra-għolja u jtejbu l-affidabbiltà.
10. Gwida tal-mewġ distribwita: Bħala skema ta' ġestjoni termali intrinsika fil-livell taċ-ċippa, din l-istruttura taqsam il-gwida tal-mewġ tal-linja f'żona ta' eċċitazzjoni u żona ta' dissipazzjoni tas-sħana passiva tul it-tul tal-kavità, u tibni kanal tas-sħana trasversali ġewwa ċ-ċippa biex tneħħi s-sħana b'mod effiċjenti, u b'hekk tegħleb il-limitazzjonijiet tal-metodi tradizzjonali ta' dissipazzjoni tas-sħana.
Is-sommarju u l-prospetti jindikaw li d-disinn ta' qawwa għoljalejżer semikondutturhija problema ta' ottimizzazzjoni b'ħafna oġġettivi li tinvolvi l-elettriku, l-ottika, it-termodinamika, u l-affidabbiltà. Huwa neċessarju li jinkiseb l-aħjar bilanċ bejn it-tliet disinji bażiċi ta' żona ta' emissjoni wiesgħa, kavità twila, u waveguide usa', u t-teknoloġiji li jittrattaw it-tliet sfidi ewlenin tal-ġestjoni termali, il-ħsara fil-wiċċ tat-tarf, u l-kwalità tar-raġġ. It-titjib ulterjuri tal-prestazzjoni futura se jiddependi fuq l-iżvilupp ta' materjali ġodda, mekkaniżmi fiżiċi ġodda, u proċessi ta' manifattura ġodda.