度亘激光9xxnm激光芯片产品全面升级！研究成果于国际著名期刊发表，获得专家高度认可！
发布时间：
2022-12-19 13:54
近期，度亘激光杨国文博士带领的研发团队在高功率半导体激光器领域取得新进展，实现了输出功率和电光转换效率的双重突破。230μm条宽的915nm单管器件在48A/30℃/CW条件下，输出功率高达48.5W，电光转换效率（PCE）峰值高达72.6%，30W功率点的PCE大于67%，35W输出时的PCE仍高达64.5%！
研究成果《48 W continuous-wave output from a high-efficiency single emitter laser diode at 915 nm》发表于国际著名学术期刊《Photonics Technology Letters》，并获得评审专家高度认可：“所取得的激光芯片的特性测试结果十分出色”、“研究结果令人印象深刻”、“建议最快速度发表”。
度亘激光Photonics Technology Letters发表的研究成果论文
01应用与背景
高功率9xx-nm半导体激光器（LDs）作为光纤激光器泵浦源及直接半导体激光器光源广泛应用于工业加工领域。由于掺Yb光纤在915nm波段吸收带较宽，特别适合大温度范围条件下工作，在降低激光系统温控成本上具有优势，因此915nm半导体激光器是光纤激光器泵浦源的重要选择。随着工业加工领域的快速发展，对光纤激光器的功率提升的需求十分迫切。因此也对半导体激光芯片的性能、可靠性和稳定性提出了更为严格的要求。提高9xx-nm半导体激光器的功率和效率具有重要的应用及经济价值。
掺镱(Yb)光纤的吸收谱
02技术难点
1. 极高输出光功率下的热反转（Thermal rollover）导致的功率受限问题；
2. 极高功率密度和电流密度工作条件下的腔面光学灾变损伤（COMD）问题；
3. 芯片要求同时具备低损耗、低电压、高内量子效率以及低发散角，但参数之间又有相互制约与矛盾的设计挑战；
4. 低缺陷密度、低杂质密度和高重复稳定的高质量外延材料生长的挑战。
03研究成果
针对高功率输出的目标，首先基于激光芯片特性参量进行了模拟计算，分析了内量子效率及内部光损耗对斜率效率的影响，以及阈值电流和斜率效率对输出功率的影响。结果表明实现高内量子效率的同时，实现低的内损耗是获得高功率输出的关键。通过新型结构设计、高质量外延生长以及精细化工艺制备，获得了内损耗低至0.31cm−1，内量子效率高达96%的性能纪录水平。在此基础上，制备的230μm条宽单管器件在48A，30℃，CW条件下实现了高达48.5 W最高输出功率！
30℃，CW条件下，10只单管半导体激光器的功率电流测试特性曲线
室温25℃连续工作条件下芯片的测试结果表明，14A时最大电光转换效率高达72.6%！30W输出的PCE大于67%，35W输出时的PCE仍高达64.5%。基于以上技术提升，最新推出的230μm条宽的30W和35W单管产品已通过客户验证并开始批量生产。
25℃，CW条件下，功率、电压和电光转换效率随电流变化曲线
55只器件长期可靠性测试曲线
04形成的主要系列产品
在以上技术的研究成果基础上，开发形成了880/915/945/975nm的系列单管产品。
9xxnm激光芯片产品全面升级
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