Оптоволоконный Лазерный Режущий Станок
Прямая Продажа Без Посредников
Мы предлагаем волоконные лазерные станки для резки с диапазоном мощности от 1000 до 40000 Вт, способные резать углеродистую сталь более 30 мм и нержавеющую сталь более 25 мм. Лазерные источники и режущие головы - это мировые бренды, такие как Precitec, Raytools, AU3Tech, WSX; OSPRI лазерные источники IPG, Raycus, JPT, Max photonics и другие. Мы также предлагаем экономичные решения, такие как использование лазеров Raycus и лазерных режущих головок WSX китайского производства.
Устройство и принцип работы полупроводникового лазера
С момента изобретения первого в мире полупроводникового лазера в 1962 году полупроводниковые лазеры претерпели огромные изменения, в значительной степени способствуя развитию другой науки и техники, и именно они считаются одним из величайших изобретений человечества двадцатого века.
В последние десятилетия разработка полупроводниковых лазеров шла более быстрыми темпами, и они стали одной из самых быстрорастущих лазерных технологий в мире.
Применение полупроводниковых лазеров охватывает всю область оптоэлектроники и сегодня стало основной технологией науки об оптоэлектронике.
Благодаря преимуществам небольшого размера, простой конструкции, низкой потребляемой энергии, долгого срока службы, легкой модуляции и низкой цены полупроводниковых лазеров, в настоящее время он очень широко используется в области оптоэлектроники и высоко ценится странами по всему миру.
Технология производства полупроводниковых лазеров
Полупроводниковый лазер представляет собой миниатюрный лазер с Pn-переходом или Pin-переходом, состоящий из полупроводникового материала с прямой запрещенной зоной в качестве рабочего материала.
Существуют десятки рабочих веществ для полупроводниковых лазеров, и полупроводниковые материалы, из которых сделаны лазеры, включают арсенид галлия, арсенид индия, антимонид индия, сульфид кадмия, теллурид кадмия, селенид свинца, теллурид свинца, мышьяк алюминия-галлия, мышьяк фосфора индия и т.д.
Для полупроводниковых лазеров существует три основных метода возбуждения:
- Тип электрического впрыска
- Легкий насосный тип
- Тип возбуждения пучком электронов высокой энергии
Большинство полупроводниковых лазеров возбуждаются посредством электрической инжекции, то есть путем приложения прямого напряжения к Pn переходу для создания возбужденного излучения в области плоскости перехода, то есть диода с прямым смещением.
Поэтому полупроводниковый лазер еще называют полупроводниковым лазерным диодом.
Для полупроводников, поскольку электроны прыгают между энергетическими зонами, а не между дискретными энергетическими уровнями, энергия скачка не является определенной величиной, что приводит к широкому диапазону выходной длины волны полупроводниковых лазеров.
Они излучают длины волн в диапазоне от 0,3 до 34 мкм.
Диапазон длин волн определяется шириной запрещенной зоны используемого материала, и наиболее распространенным является лазер с двойным гетеропереходом AlGaAs с выходной длиной волны от 750 до 890 нм.
Принципиальная схема конструкции лазера
Технология производства полупроводниковых лазеров прошла через множество процессов от диффузии до жидкофазной эпитаксии, парофазной эпитаксии, молекулярно-лучевой эпитаксии, метода (осаждение из паровой фазы металлоорганических соединений), химической лучевой эпитаксии и различные их комбинации.
Самым большим недостатком полупроводниковых лазеров является то, что на характеристики лазера сильно влияет температура, а угол расходимости луча большой (обычно от нескольких градусов до 20 градусов), поэтому он плох по направленности, монохроматичности и когерентности.
Однако с быстрым развитием науки и техники исследования полупроводниковых лазеров продвигаются в направлении глубины, характеристики полупроводниковых лазеров постоянно улучшаются.
Полупроводниковый лазер как ядро технологии полупроводниковой оптоэлектроники в информационном обществе 21 века будет добиваться большего прогресса и играть более важную роль.
Принцип работы полупроводникового лазера
Полупроводниковый лазер является источником когерентного излучения, поэтому для того, чтобы он мог производить лазерный свет, должны быть три основных условия:
1. Условие усиления
Чтобы установить инверсионное распределение носителей в среде возбуждения (активная область), энергия электронов в полупроводнике представлена серией энергетических зон, состоящих из серии почти непрерывных энергетических уровней.
Следовательно, чтобы добиться инверсии числа частиц в полупроводниках, необходимо находиться между двумя областями энергетических зон.
Число электронов в нижней части зоны проводимости в состоянии с более высокой энергией намного больше, чем количество дырок в верхней части валентной зоны в состоянии с более низкой энергией, что достигается путем добавления прямого смещения к гомопереходу или гетеропереходу и инжекция необходимых носителей в активный слой для возбуждения электронов из валентной зоны с более низкой энергией в зону проводимости с более высокой энергией.
Возбужденная эмиссия возникает, когда большое количество электронов в состоянии инверсии числа частиц смешиваются с дырками.
2. Фактически получить соответствующее стимулированное излучение.
Возбужденное излучение должно производиться в оптической резонансной полости, чтобы получить множественную обратную связь и формирование лазерных колебаний.
Резонансная полость лазера формируется с использованием поверхности естественного раствора полупроводникового кристалла в качестве отражателя, обычно с многослойной диэлектрической пленкой с высокой отражающей способностью на неизлучающей стороне и отражающей восстанавливающей пленкой на излучающей стороне.
Для полупроводниковых лазеров с резонатором Fp (резонатор Фабри-Перо) резонатор Fp может быть легко сформирован с помощью естественной плоскости решения кристалла, перпендикулярной плоскости pn-перехода.
3. Для формирования устойчивых колебаний лазерная среда должна обеспечивать достаточно большое усиление.
Чтобы компенсировать оптические потери, вызванные резонансной полостью, и потери, вызванные выходом лазера с поверхности полости и т.д.,
Постоянно увеличивайте оптическое поле в полости.
Для этого требуется достаточно сильная инжекция тока, то есть достаточное изменение числа частиц на противоположное, и чем выше степень изменения числа частиц, тем больше получается усиление, т.е. требование должно соответствовать определенному пороговому условию тока.
Когда лазер достигает порогового значения, свет с определенной длиной волны может резонировать в полости и усиливаться, в конечном итоге формируя лазер и непрерывный выход.
Можно видеть, что в полупроводниковых лазерах дипольный скачок электронов и дырок является основным процессом излучения и усиления света.
Для новых полупроводниковых лазеров теперь признано, что квантовые ямы являются фундаментальной движущей силой для развития полупроводниковых лазеров.
Тема того, могут ли квантовые проволоки и квантовые точки в полной мере использовать квантовые эффекты, была расширена в этом столетии, и ученые пытались создавать квантовые точки из различных материалов с самоорганизованной структурой, в то время как квантовые точки GaInN использовались в полупроводниковых лазерах.
История полупроводниковых лазеров
Полупроводниковые лазеры начала 1960-х годов были лазерами с однородным переходом, которые представляли собой диоды с pn переходом, изготовленные из единого материала.
При прямой сильноточной инжекции электроны непрерывно инжектировались в p-область, а дырки непрерывно инжектировались в n-область.
В результате распределение носителей меняется на противоположное в исходной зоне обеднения pn-перехода, и поскольку скорость миграции электронов выше скорости миграции дырок, в активной зоне происходит излучение и компаундирование, испускающее флуоресценцию, и при определенных условиях лазер происходит, который представляет собой полупроводниковый лазер, который может работать только в виде импульса.
Второй этап развития полупроводникового лазера - это полупроводниковый лазер с гетероструктурой, который состоит из двух различных тонких слоев полупроводникового материала с шириной запрещенной зоны, таких как GaAs, GaAlAs, первый из которых представляет собой одиночный гетероструктурный лазер (1969 г.).
Инжекционные лазеры на одиночном гетеропереходе в p-зоне перехода GaAsP-N для снижения пороговой плотности тока, значение которой на порядок ниже, чем у лазеров на гомопереходе, но лазеры на одиночном гетеропереходе по-прежнему не могут работать непрерывно при комнатная температура.
С конца 1970-х годов полупроводниковые лазеры явно развивались в двух направлениях: одно - это информационные лазеры для передачи информации, а второе - мощные лазеры для увеличения оптической мощности.
Управляемый такими приложениями, как твердотельные лазеры с накачкой, мощные полупроводниковые лазеры (непрерывная выходная мощность 100 мВт или более, импульсная выходная мощность 5 Вт или более, можно назвать мощными полупроводниковыми лазерами).
В 1990-е гг. Был совершен прорыв, ознаменовавшийся значительным увеличением выходной мощности полупроводниковых лазеров, были внедрены зарубежные мощные полупроводниковые лазеры киловаттного класса, мощность отечественных образцов устройств достигла 600Вт.
Если мы посмотрим на расширение длин волн лазеров, то сначала инфракрасный полупроводниковый лазер, а затем красный полупроводниковый лазер с длиной волны 670 нм в большом количестве применений, а затем внедрение сине-зеленых, синих полупроводниковых лазеров с длинами волн 650 нм, 635 нм. успешно разработали фиолетовые и даже ультрафиолетовые полупроводниковые лазеры мощностью 10 мВт, но также и в интенсивном развитии.
В конце 1990-х было рассмотрено быстрое развитие лазеров с поверхностным излучением и лазеров с вертикальным резонатором для различных применений в ультрапараллельной оптоэлектронике.
Устройства на 980 нм, 850 нм и 780 нм стали применяться в оптических системах.
В настоящее время лазеры с вертикальным резонатором используются в высокоскоростных сетях Gigabit Ethernet.
Применение полупроводниковых лазеров
Полупроводниковые лазеры - это класс лазеров, которые раньше созрели и развивались быстрее благодаря широкому диапазону длин волн, простоте производства, низкой стоимости, легкости массового производства, а также из-за небольшого размера, легкого веса и длительного срока службы.
Таким образом, его разнообразие быстрого развития, диапазон приложений в настоящее время насчитывает более 300 видов.
1. Применение в промышленности и технологиях
1) Волоконно-оптическая связь
Полупроводниковые лазеры - единственный практический источник света для волоконно-оптических систем связи, а волоконно-оптическая связь стала основным направлением современных коммуникационных технологий.
2) Доступ к оптическому диску
Полупроводниковые лазеры используются для запоминающих устройств на оптических дисках, и их самым большим преимуществом является большой объем хранимой звуковой, текстовой и графической информации.
Использование синих и зеленых лазеров может значительно улучшить плотность хранения оптических дисков.
3) Спектральный анализ
Перестраиваемые полупроводниковые лазеры в дальнем инфракрасном диапазоне используются для анализа газов в окружающей среде, мониторинга загрязнения атмосферы, автомобильных выхлопов и т.д.
В промышленности его можно использовать для контроля процесса выпадения паровой фазы.
4) Оптическая обработка информации
Полупроводниковые лазеры используются в оптических системах управления информацией.
Полупроводниковые лазеры с поверхностным излучением 2D-матрицы являются идеальными источниками света для оптических систем параллельной обработки и будут использоваться в компьютерах и оптических нейронных сетях.
5) Лазерное микротехнологии
Полупроводниковые лазеры с модуляцией добротности производят высокоэнергетические сверхкороткие световые ходы для резки и штамповки интегральных схем.
6) Лазерная сигнализация
Сигнализаторы с полупроводниковым лазером используются в широком спектре приложений, включая охранную сигнализацию, сигнализацию уровня воды, сигнализацию расстояния в автомобиле и т.д.
7) Лазерные принтеры
Полупроводниковые лазеры большой мощности используются в лазерных принтерах.
Использование синего и зеленого лазера может значительно улучшить скорость и разрешение печати.
8) Лазерный сканер штрих-кода
Полупроводниковые лазерные сканеры штрих-кода широко используются для мерчендайзинга, а также для управления книгами и файлами.
9) Твердотельные лазеры с накачкой
Это важное применение мощного полупроводникового лазера, его использование вместо оригинальной атмосферной лампы может составить полностью твердотельную лазерную систему.
10) Лазерный телевизор высокой четкости
В ближайшем будущем на рынок могут появиться полупроводниковые лазерные телевизоры без электронно-лучевых трубок, в которых используются красный, синий и зеленый лазеры, и, по оценкам, они потребляют на 20% меньше энергии, чем существующие телевизоры.
2. Применение в медицинских и медико-биологических исследованиях
1) Лечение лазерной хирургии
Полупроводниковый лазер использовался для иссечения мягких тканей, их соединения, коагуляции и вапоризации. Он широко используется в общей хирургии, пластической хирургии, дерматологии, урологии, акушерстве и гинекологии и т.д.
2) Лазерная кинетическая обработка
Фоточувствительные вещества, обладающие сродством к опухолям, избирательно собираются в раковых тканях и облучаются полупроводниковым лазером для образования активных форм кислорода в раковых тканях, направленных на некроз без какого-либо повреждения здоровых тканей.
3) Исследования в области наук о жизни
Использование полупроводникового лазера «оптического пинцета», который может захватывать живые клетки или хромосомы и перемещать их в любое место, использовалось для стимулирования синтеза клеток, взаимодействия клеток и других исследований, а также в качестве диагностического метода для судебной экспертизы.
Контакты
| Телефон | +7(495)797-78-97 |
| Адрес | ООО "АрматА", ИНН 7721482360, г. Москва, Рязанский проспект, д. 86/1 |
| info@fiber-laser.ru | |
| Доп. поле | Авторизованный дилер RayTools AG на территории РФ |
