Laserchip

Laserchip, även kallat omonterad diodlaserstav, är enstrålande laserchip eller enstavlaserchip, som inte är monterade på en kylfläns och saknar någon yttre förpackning. Välj mellan GaAs-, InP- och GaSb-halvledarmaterial för att få våglängder från 450 nm till 2 µm, vilket ger exceptionell tillförlitlighet och prestanda.

Ett laserchip är ett miniatyriserat chip som integrerar lasrar och andra optoelektroniska komponenter. Kärnkomponenten i ett laserchip är en halvledarlaser, som använder rekombinationsprocessen av elektroner och hål i halvledarmaterial för att generera lasrar. Laserchips är mindre och lättare än traditionella gaslasrar eller solid state-lasrar, vilket gör dem lämpliga för integrering i olika bärbara och inbäddade enheter.

Enkel sändare

Enkel bar

VCSEL-chip

Enkel Sändare EEL Chip

Singel Bar EEL Chip

Huvudskillnaden mellan laserchip med en enda emitter och laserchip med en stav är deras struktur och tillämpning. Ensända laserchips hänvisar vanligtvis till ett enda laserchip, medan laserchips med en stav är remsformade strukturer som består av flera laserchips.

Single emitter laserchip består av ett enda laserchip och har vanligtvis en mindre storlek och lägre effekt. De används vanligtvis i applikationer som kräver exakt kontroll av strålen, såsom fiberoptisk kommunikation och laserpekare. Egenskaperna hos laserchips med en sändare är deras höga strålkvalitet och är lämpliga för applikationer som kräver hög riktning och hög ljusstyrka.

Enstavlaserchips är remsformade strukturer som består av flera laserchips och har vanligtvis en större storlek och högre effekt. Enstavlaserchip är lämpliga för applikationer som kräver hög effekt, såsom materialbearbetning, medicinsk utrustning och vetenskapliga forskningsinstrument. Egenskaperna för laserchip med en stav är deras höga uteffekt och är lämpliga för applikationer som kräver strålning med stor yta eller hög energi.

När det gäller tekniska detaljer och applikationer skiljer sig ensändarlaserchip och enstavlaserchip också i förberedelsemetoder och materialval. Ensända laserchips framställs vanligtvis med hjälp av metallorganisk kemisk ångavsättningsteknik och har hög strålkvalitet och effektivitet. Enkelstavlaserchippet undviker sidolasering genom utformningen av epitaxiallager och isoleringsspår och förbättrar enhetens tillförlitlighet och hållbarhet.

Omonterade laserstavar kan skäras till laserchips med en enda emitter, inklusive följande steg:

Ritsning: På varje omonterad laserstav som ska klyvas utförs ritning mellan två intilliggande chips.

Filmexpansion: Den självhäftande filmen med laserstaven fäst överförs till filmexpansionsmaskinen för den första filmexpansionen. Efter att filmexpansionen är klar är den vidhäftande filmen i det första expansionstillståndet och förblir i detta tillstånd.

Klyvning: Den självhäftande filmen i det första expansionstillståndet överförs till klyvmaskinen och laserstången delas längs ritningslinjen för att separera chipsen på laserstången från varandra. Genom att expandera den vidhäftande filmen som är fäst vid laserstången före klyvning, åstadkommes förspänning till spånen på båda sidor av ritslinjen, så att chipsen naturligt kan separeras rent längs ritningsriktningen under deling, vilket undviker att chipsen kolliderar med varje andra under klyvning och skadas.

Nyckeln till denna metod är att tillhandahålla förspänning genom filmexpansion för att säkerställa att spånen naturligt kan separeras längs ritningsriktningen under klyvningen, och därigenom förbättra utbytet och kvaliteten på spånen.

‌Avståndet mellan strålarna på den omonterade laserstaven har en betydande inverkan på prestandan. Enhetligt emitteravstånd kan säkerställa bättre värmeavledningseffekt av den omonterade laserstaven, vilket förbättrar livslängden och stabiliteten för den omonterade laserstaven.

Avståndet mellan strålarna på den omonterade laserstaven kommer att påverka värmeavledningseffekten. Om avståndet mellan strålarna är ojämnt kan det göra att temperaturen på vissa strålare blir för hög, vilket påverkar laserns prestanda och livslängd. Genom att justera bredden på varje emitter av stången kan värmeavledningen av hela stången göras mer enhetlig, och temperaturen på den mittersta emittern kan undvikas att vara avsevärt högre än temperaturen på kantemittern, vilket minskar problemen av våglängdsförskjutning och pulsbreddsreduktion.

Avståndet mellan strålarna påverkar också ljusstyrkan på den omonterade laserstaven. Om avståndet mellan strålarna är för stort kan det orsaka ojämn ljusstyrka och påverka displayeffekten. Lämpligt avstånd mellan sändare kan säkerställa visningseffekten och prestanda för den omonterade laserstaven i olika applikationsscenarier.

Det finns flera krav för kylflänsar som används vid förpackning av laserchips, främst inklusive värmeledningsförmåga, anpassning av värmeutvidgningskoefficient, förmåga att frigöra värmespänningar och ytbehandling. ‌

För det första är värmeledningsförmåga en av de viktiga parametrarna för kylflänsmaterial. Laserchips genererar mycket värme under drift. Om värmen inte kan avledas i tid kommer det att påverka laserns prestanda och livslängd. Därför måste kylflänsmaterialet ha en hög värmeledningsförmåga för att effektivt leda bort värmen. Vanliga kylflänsmaterial som aluminiumnitrid, kiselkarbid, diamant, etc. har hög värmeledningsförmåga‌.

För det andra är matchning av termisk expansionskoefficient‌ också mycket viktig. De termiska expansionskoefficienterna för laserchips och kylflänsmaterial måste matcha för att minska stress orsakad av temperaturförändringar och förhindra sprickor eller deformation mellan materialen. Till exempel är den termiska expansionskoefficienten för aluminiumnitrid 4,6×10^-6/K, vilket är nära värmeutvidgningskoefficienten för laserchips, så det används ofta som ett övergångskylflänsmaterial.

Dessutom är förmågan att frigöra termisk spänning‌ också en nyckelfaktor. Värmen som genereras av lasern under drift kommer att orsaka termisk stress mellan chipet och kylflänsen. Om kylflänsmaterialet inte effektivt kan släppa dessa påfrestningar kan det leda till att laserns prestanda försämras eller misslyckas. Därför måste kylflänsmaterialet ha goda egenskaper för frigörande av termisk spänning‌.

Slutligen påverkar ytbehandlingen även kylflänsens prestanda. Ytbehandlingen av kylflänsmaterialet måste uppfylla vissa krav på utseende och fysiska och kemiska tester för att säkerställa dess tillförlitlighet och hållbarhet i praktiska tillämpningar.

Sammanfattningsvis måste kylflänsen som används för förpackade laserchips ha hög värmeledningsförmåga, matcha chipets värmeutvidgningskoefficient, goda termiska spänningsutlösningsförmåga och lämplig ytbehandling för att säkerställa laserns stabilitet och långsiktiga tillförlitlighet.

Kärnstegen för att förpacka omonterade laserspånstänger inkluderar: att välja lämpligt förpackningsmaterial, designa förpackningsstrukturen, utföra svetsning och limning och optimera termisk hantering.

Först och främst är valet av lämpligt förpackningsmaterial nyckeln till att säkerställa prestanda hos den omonterade laserspånstaven. Till exempel kan guld-tennhård lödmetall användas för att förpacka högeffekts galliumnitrid (GaN) blå halvledarlaserstänger, och en koppar-volfram-övergångskylplatta kan användas som ett buffertskikt för att undertrycka förpackningsrestspänning. Dessutom kan InGaAs/AlGaAs epitaxiella materialsystem också användas för att designa högeffekts avsmalnande halvledarlaserstavar.

För det andra är en korrekt utformad förpackningsstruktur avgörande för att förbättra prestandan hos omonterade laserchipstänger. Till exempel kan förpackningsstrukturen byggas upp med hjälp av komponenter som mikrokanals kylflänsar, isoleringsfilmer och koppartejper för att uppnå god värmehantering och strömfördelning.

Därefter kommer lödning och limningsprocessen. En högprecisionsplaceringsmaskin används för att eutektiskt binda chipet till koppar-volfram-övergångs kylflänsen, och svetstemperaturen, trycket och tiden kontrolleras strikt för att säkerställa svetskvaliteten. Experiment visar att lämpliga svetsparametrar avsevärt kan minska termisk resistans och tröskelström, och därigenom förbättra den optiska uteffekten och den fotoelektriska konverteringseffektiviteten.

Slutligen är optimering av termisk hantering en viktig åtgärd för att säkerställa en långsiktig stabil drift av omonterade laserspånstänger. Genom att rationellt designa kylflänsstrukturen och välja lämpliga material kan värmemotståndet effektivt reduceras, värmeavledningseffektiviteten kan förbättras och livslängden för de omonterade laserspånstavarna kan förlängas.

1. Förhindra kontaminering: Den omonterade laserstaven måste förpackas i en dammfri och steril miljö för att förhindra intrång av partiklar och mikroorganismer. Dessa föroreningar kan påverka prestanda och livslängd för den omonterade laserstaven och till och med orsaka förpackningsfel.

2. Förbättra förpackningskvaliteten: Miljökontroll i renrummet kan säkerställa att temperatur, luftfuktighet och luftflöde under förpackningsprocessen är i bästa skick, vilket förbättrar förpackningens kvalitet och konsistens. Detta hjälper till att minska förpackningsdefekter och förbättra den kvalificerade andelen produkter.

3. Förläng livslängden: Förpackning i en ren miljö kan minska skadorna på den omonterade laserstaven av yttre faktorer, och därmed förlänga dess livslängd. Renrummet minskar föroreningsproblemen som kan uppstå under förpackningsprocessen genom att strikt kontrollera miljöförhållandena och skyddar stabiliteten och tillförlitligheten hos den omonterade laserstaven.

4. Förbättra produktionseffektiviteten: Det effektiva filtreringssystemet och strikt kontrollerade miljöförhållanden i renrummet kan minska produktionsavbrott och omarbetning orsakade av föroreningar, och därigenom förbättra den totala produktionseffektiviteten. Dessutom kan renrummet också säkerställa kontinuiteten och stabiliteten i produktionsprocessen, vilket ytterligare förbättrar produktionseffektiviteten.

Strukturella skillnader:

‌EEL (Edge Emitting Laser): EEL använder strålningsemission längs axelriktningen, det vill säga ljuset sänds ut längs enhetens planriktning, vanligtvis med en cylindrisk struktur, och ljuset avger en laserstråle från sidan.

‌VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser): Strukturen hos VCSEL är vertikal, det vill säga ljuset är vinkelrätt mot enheten och ljuset emitteras huvudsakligen från toppen och bildar en cirkulär fläck.

Emissionsläge:

‌EEL: Laserstrålen sänds ut från sidan genom en cylindrisk struktur.

‌VCSEL: Ytemitterande laser, ljuset emitteras huvudsakligen från toppen.

Fläckform:

ÅL: Den emitterade fläcken är elliptisk.

‌VCSEL: Den utsända punkten är cirkulär.

Skillnader i prestanda:

‌EEL: Den har högre uteffekt och energi från en enda laser, lämplig för applikationer med höga energikrav.

‌VCSEL‌: Den har hög intern kvanteffektivitet och bättre termisk stabilitet och kan uppnå hög hastighet, låg strömförbrukning och ett brett temperaturområde.

Användningsområden:

‌EEL‌: Det används mest för höghastighetskommunikation, såsom fiberoptisk kommunikation, laserutskrift, optiska skivor och optisk mätning och detektering.

‌VCSEL‌: Det används ofta i optisk sammankoppling av datacenter, lidar, ansiktsigenkänning, 3D-skanning och andra applikationer.

Sammanfattningsvis har EEL och VCSEL betydande skillnader i struktur, emissionsläge, punktform, prestanda och applikationsområden. Användare kan välja rätt laserchip enligt specifika behov.

Arbetet med EEL Edge Emitting Laser chip inkluderar huvudsakligen följande steg:

1. Bärarinjektion: Genom att applicera en framåtförspänning injiceras elektroner från området av N-typ in i det aktiva lagret och hål injiceras från området av P-typ in i det aktiva lagret. I det aktiva lagret rekombinerar elektroner och hål för att generera fotoner. Denna process liknar en lysdiod (LED), men EEL är att åstadkomma lasrar istället för vanligt ljus.

2. Stimulerad strålning och ljusförstärkning: Fotoner som genereras i det aktiva lagret interagerar med andra exciterade elektroner, vilket gör att dessa elektroner övergår till ett lågenergitillstånd och emitterar fler fotoner med samma fas, frekvens och riktning som de ursprungliga fotonerna. Detta är stimulerad strålning. När fotoner reflekteras fram och tillbaka mellan dessa speglar genereras fler stimulerade strålningsfotoner i det aktiva lagret, vilket bildar en ljusförstärkningsmekanism i resonanshåligheten.

3. Resonanshålighet och ljusförstärkning: Eftersom det aktiva lagret av EEL är inbäddat mellan två parallella speglar (ändytor), kommer dessa speglar att reflektera några fotoner tillbaka till det aktiva lagret. När fotoner reflekteras fram och tillbaka mellan de två speglarna genereras fler stimulerade strålningsfotoner i det aktiva lagret. Denna upprepade ljusförstärkningsprocess bildar ljusförstärkningsmekanismen i resonanshåligheten.

4. Laserutgång‌: När antalet fotoner i resonanshålrummet når ett visst tröskelvärde kommer vissa fotoner att sändas ut genom ändytan med lägre reflektivitet för att bilda laserutdata. Riktningen för EELs laserstråle är parallell med chippets yta, så det kallas en kantutsändande laser.

Fyra kylningsmetoder

Kylning av naturlig konvektion‌: Denna metod använder material med hög värmeledningsförmåga för att ta bort den genererade värmen och avleda värmen genom naturlig konvektion. Dessutom kan fenor också hjälpa till att avleda värme och förbättra kylsystemets värmeöverföringshastighet‌.

‌Värmeledningsförmåga material‌: Använd material med hög värmeledningsförmåga för att sänka laserns temperatur. Dessa material kan effektivt leda bort värme och därigenom bibehålla den stabila driften av lasern‌.

Baserat på branschledande halvledarteknologi erbjuder BrandNew ett brett utbud av laserchipalternativ. Några av dessa alternativ inkluderar våglängder som sträcker sig från 450 nm upp till 2100 nm, ensändarlaserchip med upp till 20W uteffekt och enstavslaserchip med upp till 600W uteffekt och kontinuerlig våg (CW) och kvasi-kontinuerlig våg (QCW) ) alternativ. Laserchip och stång finns i olika fyllningsfaktorer, randbredder, stångbredder och kavitetslängder, och skräddarsydda alternativ kan utvecklas för att möta dina unika krav.

Laserchips tillverkas under de strängaste kvalitetskontrollerna. Vi arbetar endast med toppmodern epitaxi-, bearbetnings- och facettbeläggningsteknik. Standardlödningsmetoder används för montering av laserchip. Materialet stöder både mjuklod (indium) och hårdlod (guld/tenn). Standardkonfigurationen för laserchippet är en emitterstruktur separerad på p-sidan. På begäran finns laserchips med kontinuerlig p-sidemetallisering och anpassade facettbeläggningar, med beläggningar med låg AR för montering av externa resonatorer.

Brandnew Technology, en av de ledande tillverkarna och leverantörerna av diodlaser i Kina, har en professionell fabrik som tillverkar laserchip av hög kvalitet och säljer till konkurrenskraftigt pris. Välkommen att grossist våra produkter tillverkade i Kina.