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激光技术是20世纪“新四大发明”之一，同时也是“世界工业4．0”、“中国制造2025”制造业革命的重点发展方向，随着我国工业加工、生物医学美容、高速光通信、机器视觉与传感、激光显示、激光照明等行业的快速发展，国内对激光的需求快速增长。激光芯片是激光产业发展不可或缺的核心器件，是整个激光产业链的技术核心，但我国激光芯片行业起步较晚，与国外企业相比，整体竞争力不足。在国际政治经济形势多变、国内制造业转型升级的背景下，激光芯片国产化替代迫在眉睫。 长光华芯自2012年成立以来一直坚持自主研发和生产高功率激光芯片，先后推出的9XXnm 15W、20W、25W单管芯片经过多年工业市场的检验，已经获得了市场的广泛信任和认可。 为满足市场需求，提高激光器泵源的输出功率和价格功率比，长光华芯全新推出9XXnm 28W半导体激光芯片，该产品在性能指标和可靠性方面都得到很大提升。 01 性能指标达到国际先进水平 提高功率及效率 半导体激光器的输出功率及效率主要受到激光器阈值、斜率和高电流功率Rollover等因素的影响，长光华芯通过优化外延结构设计有效避免高电流Rollover并提升光电转换效率。 1．效率提高 通常通过降低PN结的掺杂浓度来降低阈值，提高斜率，而过低的掺杂浓度会导致PN结电阻增加，芯片电压升高。为解决阈值、斜率与电压的优化平衡问题，我们优化了非对称大光腔结构波，增加波导层厚度，精细的设计了掺杂浓度在PN结不同区域的分布，减小光场与高掺杂限制层中自由载流子的交叠，从而减小吸收损耗，以保证在降低阈值、提高斜效率时电压基本保持不变，从而提高芯片效率。 2．避免高电流Rollover 高电流打弯主要源于高电流注入时内量子效率降低。我们通过优化激光结构增益区附近材料的能带结构，提高PN结注入电子的限制能力的方式，增强了高电流注入时的量子效率，有效避免了高电流打弯现象。 提高光束质量，提高亮度 长光华芯通过反波导、微结构修饰工程的方法，增加高阶模式的散射损耗，抑制高阶侧模，提高激光器芯片的光束质量，提高亮度，目前长光华芯单管芯片达到慢轴95％能量发散角9°，亮度大于80MW／cm2sr。
通过对种种影响因子的有效处理和防范，长光华芯自主研发的单管芯片已达到商用28W功率输出，测试功率达到30W以上，慢轴95％能量发散角9°，亮度大于80MW／cm2sr，效率达到65％，多项性能指标达到国际领先水平。 02 高可靠性，满足工业市场需求 在追求更高输出功率和转换效率的同时，满足工业市场对激光器寿命的更高要求也是我们不懈努力的方向。 腔面处理技术是决定高功率半导体激光芯片可靠性和工业化应用的关键，激光器芯片的功率增加伴随芯片的结温和腔面光功率密度的增加，对腔面抗损伤能力提出更高的要求。长光华芯在特殊腔面处理关键技术多年积累的基础上，提高自主研发设备的工艺水平，研发新型腔面处理技术，提高腔面处理的控制质量水平，提高腔面的抗光学灾变损伤的能力，以保证28W高功率激光芯片满足工业市场对激光器寿命的要求。 |
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