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华光光电战略产品部总经理李沛旭:高功率高效率半导体激光器芯片及器件

10月11日,由OFweek维科网主办,OFweek激光网承办、高科会协办的“OFweek2019(第十六届)中国先进激光技术应用峰会暨‘维科杯’年度评选颁奖典礼”在深圳成功举办,本次研讨会聚焦激光领域最新技术及应用,山东华光战略产品部总经理李沛旭给大家带来了主题为《高功率高效率半导体激光器芯片及器件》的演讲,下面是演讲的主要内容。

华光光电战略产品部总经理李沛旭:高功率高效率半导体激光器芯片及器件

山东华光战略产品部总经理李沛旭

半导体激光器的应用及发展趋势

半导体激光器又称激光二极管,是用半导体材料作为工作物质的激光器,是最实用最重要的一类激光器,体积小、寿命长,并可采用简单的注入电流的方式来泵浦,其工作电压和电流与集成电路兼容,因而可与之单片集成。李沛旭首先介绍了半导体激光器的应用及发展趋势,他表示,激光技术是底层支撑的技术,影响着5万亿美元以上的经济,是国家安全和国防的关键技术之一。半导体激光器在医疗美容、工业加工、光通信、娱乐显示、科研军事等领域均有广泛应用。目前激光技术引领这工业制造的升级,助力世界进入工业4.0时代,中国进入“中国制造2025”。

随着应用领域的扩大,对半导体激光器的指标带来更高的期望,同时扩大的市场又成为半导体激光器飞速发展的动力。李沛旭提到,半导体激光器发展趋势向着更高功率、更高亮度、更高效率和更低成本发展,同时一些特殊应用也对激光器的体积、重量提出了要求,也就是功重比的概念逐步得到重视。

高功率半导体激光器核心技术

随着技术的不断进步,半导体激光器向着两个方向发展,一类是以传递信息为目的的信息型激光器,另一类是以能量应用为目的的功率型激光器。在光纤激光器、固体激光器以及半导体激光器直接应用等推动下,高功率半导体激光器的市场需求特别是国产化的高端激光器需求越来越迫切。李沛旭表示,高质量的高功率半导体激光器的实现需要理论设计、材料、工艺、封装、评价等六大关键内容相互迭代完善的巨大工程,缺一不可。

要想生产出高质量的高功率半导体激光器,李沛旭认为应掌握相关核心技术:其中理论设计是基础;外延材料生长的研究是整个激光器研制的核心,这包括高结晶质量的外延生长、界面优化及杂质掺杂技术;而完善可靠的高损伤阈值、高功率输出的芯片制作,如激光器腔面镀膜和钝化、金属电极制作等工艺是半导体激光器制作的保证;高导热、低应力的激光器封装技术,解决封装过程中的散热和应力问题,光束准直、光纤空间合束、偏振合束等技术的应用完成了各类高功率激光器模块产品,保证了半导体激光器符合各领域应用的器件结构和技术指标的需求。

作为国内拥有高功率半导体激光器核心技术的企业,成立于1999年的华光光电是专业从事LD材料生长、管芯加工、器件封装和应用产品开发的高新技术企业。通过不断地进行技术研发,实现了高功率高亮度半导体激光器的国产化,具备结构设计、材料生长、芯片制作、光纤耦合、封装测试、应用产品等完整的工艺平台和生产线。李沛旭介绍说:“目前华光光电供共请专利403项,其中发明专利申请249项;科技鉴定/评价成果17项,在半导体激光器(外延、芯片)上游产业链中专利申请量企业中位居第一。”

华光光电致力于实现高功率高亮度半导体激光器国产化,红光650nm器件和小功率808nm器件已成功规模化生产并多年保持国内第一,高功率激光器也取得重大突破,单芯片器件最大输出功率达到50瓦以上;808nm-980nm单bar连续输出功率150W,脉冲输出700W以上,也9xxnm系列最大电光效率达到75%@500A;在自有芯片的基础上,公司能够提供成熟的各种光纤输出泵浦源模块,满足各类光纤激光器泵浦源的需求;同时完成了500-6000W的光纤输出直接半导体激光器模块,可应用于特种行业、切割、五金焊接、增材制造等领域,也可用于高能光纤激光器泵浦源。针对半导体激光器的直接应用,华光推出了新型半导体激光直接切割系统,实现轻量化和便携化,用于薄板切割,焊接等。李沛旭说道,华光光电用创新推动发展,致力于成为先进半导体激光器产品和领先解决方案的服务商。


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