હાઇ-પાવર સેમિકન્ડક્ટર લેસર માટે ડિઝાઇન વિચારણાઓ

ડિઝાઇન વિચારણાઓ માટેઉચ્ચ-શક્તિ સેમિકન્ડક્ટર લેસર
આ લેખ હાઇ-પાવર સેમિકન્ડક્ટરના મુખ્ય ડિઝાઇન વિચારણાઓ અને અમલીકરણ પદ્ધતિઓ પર વ્યવસ્થિત રીતે વિસ્તૃત ચર્ચા કરશે.લેસર"આપત્તિજનક ઓપ્ટિકલ નુકસાન (COD) ટાળીને, તેજસ્વી વોલ્યુમને વિસ્તૃત કરીને પાવર ઉપલા મર્યાદામાં વધારો કરવો, ઉર્જા રૂપાંતર અને વિસર્જન માર્ગોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા" ના સામાન્ય વિચારના આધારે, 9 મુખ્ય પાસાઓનું ઊંડાણપૂર્વક વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું:
1. વિશાળ ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર: વિશાળ ક્ષેત્ર માળખું અપનાવીને (જેમ કે ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર પહોળાઈ W ને થોડા માઇક્રોમીટરથી 50-200 માઇક્રોમીટર સુધી વધારીને), મહત્તમ આઉટપુટ પાવર સીધી રેખીય રીતે વધારી શકાય છે, જે વોટ સ્તરે અથવા તો દસ વોટ પર સિંગલ ટ્યુબ આઉટપુટ મેળવવા માટેની મૂળભૂત પદ્ધતિ છે, પરંતુ તે બીમની ગુણવત્તાનું બલિદાન આપે છે.
2. લાંબી પોલાણ: પોલાણની લંબાઈ વધારવી એ વિદ્યુત ગરમી કામગીરીમાં સુધારો કરવા અને કાર્યક્ષમ અને ઉચ્ચ-શક્તિ કામગીરી પ્રાપ્ત કરવાની ચાવી છે. તેનો મુખ્ય ભાગ ઉપકરણના થર્મલ પ્રતિકાર અને પ્રતિકારને અસરકારક રીતે ઘટાડવામાં રહેલો છે, જેનાથી સક્રિય પ્રદેશ જંકશનના તાપમાનમાં વધારો દબાય છે, પાવર સંતૃપ્તિ અસરો ઘટાડે છે અને આઉટપુટ પાવર અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થાય છે.
3. વેવગાઇડ્સ અને અસમપ્રમાણ ઓપ્ટિકલ પોલાણને પહોળું કરવું: ઓપ્ટિકલ ક્ષેત્ર વિતરણને વિસ્તૃત કરીને (જેમ કે અસમપ્રમાણ ઓપ્ટિકલ પોલાણ માળખાંનો ઉપયોગ કરીને), ઓપ્ટિકલ ક્ષેત્ર અને ઉચ્ચ શોષણ નુકશાન વિસ્તારો વચ્ચેનો ઓવરલેપ ઘટાડી શકાય છે, આંતરિક નુકસાનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરી શકાય છે, ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકાય છે અને ગરમીનું ઉત્પાદન ઘટાડી શકાય છે. તે જ સમયે, ઊભી દિશામાં બીમ ગુણવત્તા પણ સુધારી શકાય છે.
4. ફિલ ફેક્ટર: બાર ડિવાઇસમાં, ફિલ ફેક્ટર (પ્રકાશ ઉત્સર્જક એકમની કુલ પહોળાઈ અને બારની કુલ પહોળાઈનો ગુણોત્તર) એ આઉટપુટ પાવર ઘનતા અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ મુશ્કેલીને સંતુલિત કરવા માટે મુખ્ય પરિમાણ છે. ઉચ્ચ ફિલ ફેક્ટર ઉચ્ચ પાવર ઘનતા લાવે છે પરંતુ અત્યંત ઉચ્ચ ગરમીના વિસર્જનની જરૂર પડે છે, જ્યારે ઓછું ફિલ ફેક્ટર થર્મલ મેનેજમેન્ટ માટે વધુ અનુકૂળ છે અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરે છે.
૬. એન્ડ ફેસ પ્રોટેક્શન ટેકનોલોજી: એન્ડ ફેસના કેટાલિસ્ટિક ઓપ્ટિકલ મિરર ડેમેજ (COMD) થ્રેશોલ્ડમાં સુધારો કરવો એ પાવર બોટલેનેકને તોડવાની ચાવી છે. આ લેખ ત્રણ મુખ્ય ટેકનોલોજીઓ પર વિગતવાર વર્ણન કરે છે:
૬.૧ પોલાણની સપાટીનું નિષ્ક્રિયકરણ અને આવરણ: નિષ્ક્રિયકરણ સ્તરો જમા કરીને અને ઉચ્ચ પરાવર્તકતા/પ્રતિબિંબ વિરોધી ફિલ્મોને કોટિંગ કરીને, પોલાણની સપાટીની ખામીઓ નિષ્ક્રિય થાય છે, બિન-કિરણોત્સર્ગી પુનઃસંયોજન દબાવવામાં આવે છે, અને COMD થ્રેશોલ્ડમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે.
૬.૨ નોન-એબ્સોર્પ્શન વિન્ડો ટેકનોલોજી: પ્રકાશ શોષણ ઘટાડવા અને COMD ને રોકવા માટે છેડાના ભાગ પર પારદર્શક વિન્ડો પ્રદેશ બનાવવા માટે ક્વોન્ટમ વેલ હાઇબ્રિડાઇઝેશન અને અન્ય તકનીકોનો ઉપયોગ કરવો.
૬.૩ પોલાણની સપાટી પર નોન-ઇન્જેક્શન ઝોન ટેકનોલોજી: પોલાણની સપાટી પર વાહક સાંદ્રતા અને બિન-રેડિએટિવ રિકોમ્બિનેશન ઘટાડવા માટે પોલાણની સપાટીની નજીક કરંટ નોન-ઇન્જેક્શન ઝોન દાખલ કરો.
7. ઉચ્ચ તેજ ડિઝાઇન: વાઇડ એરિયા લેસરમાં નબળી બીમ ગુણવત્તાની સમસ્યાને ઉકેલવા માટે ઉચ્ચ તેજ આઉટપુટ મેળવવા માટેની બે તકનીકો રજૂ કરવામાં આવી છે:
૭.૧. શંકુ માળખું: આગળના છેડે સાંકડા વેવગાઇડ "સીડ એરિયા" અને પાછળના છેડે "શંકુ એમ્પ્લીફિકેશન એરિયા" ને જોડીને, એમ્પ્લીફાય કરતી વખતે વિવર્તન મર્યાદાની નજીક બીમ ગુણવત્તા જાળવવામાં આવે છે.
૭.૨ મોડ કંટ્રોલ: ઉચ્ચ-ક્રમના ટ્રાંસવર્સ મોડ્સના નુકસાનને પસંદગીયુક્ત રીતે વધારવા માટે વિશાળ શ્રેણીમાં માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સ રજૂ કરવા, જેનાથી બીમની ગુણવત્તામાં સુધારો થાય છે.

8. સ્ટ્રેન ક્વોન્ટમ વેલ અને સ્ટ્રેન વળતર: ક્વોન્ટમ વેલના સક્રિય ક્ષેત્રમાં સ્ટ્રેન દાખલ કરવાથી બેન્ડ સ્ટ્રક્ચર ઑપ્ટિમાઇઝ થઈ શકે છે, ડિફરન્શિયલ ગેઇનમાં વધારો થઈ શકે છે, જેનાથી થ્રેશોલ્ડ કરંટ ઓછો થઈ શકે છે, કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે અને ઉચ્ચ-તાપમાન લાક્ષણિકતાઓમાં વધારો થઈ શકે છે. સ્ટ્રેન વળતર ટેકનોલોજી વિરુદ્ધ સ્ટ્રેન સાથે અવરોધ સ્તરો વધારીને સ્ટ્રેન અને ખામીઓના સંચયને અટકાવે છે, સામગ્રીની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરે છે.
9. અદ્યતન થર્મલ મેનેજમેન્ટ અને ઓછા તાણવાળા પેકેજિંગ: ઉચ્ચ શક્તિ ઘનતા દ્વારા લાવવામાં આવતા ગરમીના વિસર્જનના પડકારોના પ્રતિભાવમાં, આ લેખમાં નવી હીટ સિંક સામગ્રી (જેમ કે ડાયમંડ કમ્પોઝિટ મટિરિયલ્સ), માઇક્રોચેનલ કુલર્સ અને પેકેજિંગ તકનીકોનો પરિચય આપવામાં આવ્યો છે જેમાં અલ્ટ્રા-હાઇ હીટ ડિસીપેશન ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરવા માટે ઓછા તાણવાળા ઇન્ટરફેસ મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
૧૦. વિતરિત વેવગાઇડ: ચિપ લેવલ આંતરિક થર્મલ મેનેજમેન્ટ યોજના તરીકે, આ માળખું રિજ વેવગાઇડને ઉત્તેજના ઝોન અને પોલાણની લંબાઈ સાથે નિષ્ક્રિય ગરમી વિસર્જન ઝોનમાં વિભાજીત કરે છે, અને પરંપરાગત ગરમી વિસર્જન પદ્ધતિઓની મર્યાદાઓને તોડીને, ગરમીને કાર્યક્ષમ રીતે વિસર્જન કરવા માટે ચિપની અંદર એક ટ્રાંસવર્સ હીટ ચેનલ બનાવે છે.
સારાંશ અને દૃષ્ટિકોણ દર્શાવે છે કે ઉચ્ચ-શક્તિની ડિઝાઇનસેમિકન્ડક્ટર લેસરવીજળી, ઓપ્ટિક્સ, થર્મોડાયનેમિક્સ અને વિશ્વસનીયતા સાથે સંકળાયેલી બહુ-ઉદ્દેશ્ય ઑપ્ટિમાઇઝેશન સમસ્યા છે. વિશાળ ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર, લાંબી પોલાણ અને પહોળી વેવગાઇડની ત્રણ મૂળભૂત ડિઝાઇન અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ, એન્ડ ફેસ ડેમેજ અને બીમ ગુણવત્તાના ત્રણ મુખ્ય પડકારોનો સામનો કરતી તકનીકો વચ્ચે શ્રેષ્ઠ સંતુલન પ્રાપ્ત કરવું જરૂરી છે. ભવિષ્યના પ્રદર્શનમાં વધુ સુધારો નવી સામગ્રી, નવી ભૌતિક પદ્ધતિઓ અને નવી ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓના વિકાસ પર આધારિત રહેશે.