OFweek2021(第十八屆)先進(jìn)激光技術(shù)應(yīng)用峰會(huì)暨“維科杯”年度評(píng)選頒獎(jiǎng)典禮舉辦。本次會(huì)議聚焦國(guó)內(nèi)激光市場(chǎng)，針對(duì)激光核心技術(shù)、汽車制造、航空航天、鈑金加工等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，深入講解并探討激光加工的技術(shù)創(chuàng)新及針對(duì)不同行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。就最前沿的激光加工技術(shù)，行業(yè)趨勢(shì)，應(yīng)用案例，解決方案等與參會(huì)者做一次零距離的溝通與互動(dòng)。

山東華光光電子股份有限公司高級(jí)工程師湯慶敏以“激光加工核心光源——半導(dǎo)體激光器芯片及器件”為主題，給大家?guī)��?lái)了精彩報(bào)告。

首先，湯慶敏就半導(dǎo)體激光器應(yīng)用概述進(jìn)行了介紹。GaAs基半導(dǎo)體激光器的三類重要產(chǎn)品包括紅光6xx nm系列，近紅外8xx nm和9xx nm系列。它們的應(yīng)用領(lǐng)域同工業(yè)加工高度重合。

工業(yè)加工主要使用光纖和固體激光器，915/976nm半導(dǎo)體激光器是光纖激光器泵浦源，808/878nm半導(dǎo)體激光器是固體激光器泵浦源。對(duì)于中紅外激光激光，目前成熟的技術(shù)手段是通過(guò)793nm激光二極管泵浦摻銩激光器，再泵浦摻鈥激光器，通過(guò)非線性轉(zhuǎn)換得到。在指示傳感領(lǐng)域，則利用激光的高度準(zhǔn)直性，用于工業(yè)加工的指示定位、激光測(cè)距和傳感等。

巨大的市場(chǎng)需求和廣泛的實(shí)際應(yīng)用對(duì)器件的性能提出更高的要求，也成為提高大功率激光器性能的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。湯慶敏表示實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器高功率、高效率輸出有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其中激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高質(zhì)量外延材料生長(zhǎng)及腔面處理技術(shù)是重點(diǎn)。

具體來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，高增益能帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能提高內(nèi)量子效率。低損耗寬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低光吸收;材料生長(zhǎng)方面，量產(chǎn)型MOCVD的低缺陷外延材料生長(zhǎng)和陡峭異質(zhì)結(jié)界面轉(zhuǎn)換控制。外延層原位生長(zhǎng)監(jiān)控，材料質(zhì)量及均勻性檢測(cè)。高精度芯片系統(tǒng)集成商，從熱沉材料、散熱設(shè)計(jì)、應(yīng)力設(shè)計(jì)、燒結(jié)工藝等方面，解決封裝過(guò)程中的熱管理和熱應(yīng)力問題，提高器件的工作可靠性。

從研究進(jìn)展來(lái)看，國(guó)外先進(jìn)的半導(dǎo)體激光器技術(shù)及產(chǎn)品主要掌握在一些實(shí)力雄厚的企業(yè)中，如相干、歐司朗、貳陸、恩耐、夏普等。國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體激光器一般依靠高校及研究所，在企業(yè)中實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，近幾年得到快速發(fā)展。日本、美國(guó)、德國(guó)都研究過(guò)紅光激光器，其中日本的高功率及低功率產(chǎn)品處于國(guó)際領(lǐng)先。山東華光是國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)紅光激光器產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，單芯片額定功率1.5W@660nm，1.2W@640nm，光纖耦合模塊功率達(dá)到10W以上。在808nm波段，國(guó)內(nèi)研究較多，在功率及轉(zhuǎn)換效率上同國(guó)外差距不大。

總的來(lái)說(shuō)，基于GaAs襯底的6xx(635-690)、8xx(780-880)、9xx(905-1060)nm系列的半導(dǎo)體激光器芯片在市場(chǎng)需求牽引下向高功率發(fā)展迅速，已經(jīng)突破影響激光器的壽命和可靠性問題，實(shí)現(xiàn)了從材料、芯片、模組全鏈條實(shí)用化。材料生長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步優(yōu)化，改善材料質(zhì)量降低損耗，提升短波長(zhǎng)激光器的發(fā)光效率。未來(lái)，需要進(jìn)一步優(yōu)化激光器的端面膜制備技術(shù)(鍍膜à生長(zhǎng)、新設(shè)備新工藝)，提升輸出功率，進(jìn)一步優(yōu)化半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量和光路設(shè)計(jì)，提升模塊封裝的轉(zhuǎn)換效率，降低成本。

(關(guān)鍵字：半導(dǎo)體)