반도체 레이저 기술개발 및 응용분야

1. 소개반도체 레이저
반도체 레이저는 반도체 재료를 작업 재료로 사용하기 때문에 일반적으로 레이저 다이오드라고 알려져 있습니다. 반도체 레이저는 광섬유 결합형 반도체 레이저 모듈, 빔 결합 장치, 레이저 에너지 전송 케이블, 전원 공급 시스템, 제어 시스템 및 기계 구조 등으로 구성되며 구동 및 모니터링 하에서 레이저 출력을 구현합니다. 전원 공급 시스템 및 제어 시스템의. 일반적으로 사용되는 반도체 레이저의 작동 물질에는 갈륨 비소(GaAs), 황화 카드뮴(CdS), 인듐 인화물(InP), 황화 아연(ZnS) 등이 포함됩니다. 다양한 작동 물질에 따라 세 가지 주요 여기 방법이 있습니다. 주입, 펌프 및 고에너지 전자빔 여기.

(1) 전기 주입 반도체 레이저는 일반적으로 GaAS, CdS, InP, ZnS 및 기타 작동 물질을 주요 재료로 사용하여 반도체 표면 접합 다이오드를 만듭니다. 전기 주입을 받으면 순방향 바이어스를 따라 주입된 전류는 작동 물질이 여기되어 절점 평면 영역에서 유도 방출을 생성합니다.
(2) Punp형 레이저는 일반적으로 정공을 캐리어로 사용하는 게르마늄 단결정(P형 반도체 단결정) 또는 결정에 억셉터 불순물이 도핑된 전자를 캐리어로 사용하는 게르마늄 단결정(N형 반도체)으로 구성됩니다. 반도체 단결정)을 작업 재료로 사용하고 다른 레이저에서 방출되는 레이저를 펌프 여기로 사용하여 밀도 반전을 실현합니다.
(3) 고에너지 전자빔 여기 반도체 레이저는 일반적으로 작업 재료 선택에 있어서 펌프형 레이저와 유사하며, 반도체 게르마늄 단결정도 사용됩니다. 그러나 P형 반도체 단결정을 선택하는 데 고에너지 전자빔이 사용된다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 여기된 반도체 레이저는 주로 PbS를 기반으로 합니다. CbS와 ZnO가 주요 성분입니다.

2. 다이오드 레이저 시장규모

반도체 레이저는 소형, 경량, 장수명, 높은 작동 신뢰성, 낮은 에너지 소비, 높은 전기광 변환 효율, 대량 생산이 용이하고 가격이 저렴한 등의 장점을 가지고 있습니다. 프린터 등은 광전자공학 전 분야를 포괄하여 널리 사용되고 있습니다.

지속적인 기술 개발과 혁신에 따라 반도체 레이저는 다양한 응용 분야의 요구를 충족시키기 위해 더 짧은 방출 파장, 더 높은 방출 출력, 초소형, 긴 수명 방향으로 발전하고 있으며 제품 카테고리가 점점 더 다양해지고 있습니다. 점점 더 풍부해졌습니다. 또한 레이저 가공, 3D 프린팅, 레이저 레이더, 레이저 거리 측정, 군사, 의료 및 생명 과학 분야에서도 널리 사용되었습니다. 또한, 전송용 광섬유에 결합하여 고출력 직접 반도체 레이저를 절단 및 용접 분야에서 널리 사용하고 있습니다.

3. 광전자공학 분야의 반도체 레이저 응용
(1) 광섬유 통신. 반도체 레이저는 광섬유 통신 시스템의 유일한 실용적인 광원이며, 광섬유 통신은 현대 통신 기술의 주류가 되었습니다.
(2) CD 액세스. 광디스크 저장장치에는 반도체 레이저가 사용되어 왔으며, 저장되는 소리, 텍스트, 이미지 정보의 양이 매우 크다는 것이 가장 큰 장점이다. 청색 및 녹색 레이저를 사용하면 광 디스크의 저장 밀도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
(3) 스펙트럼 분석. 원적외선 가변 반도체 레이저는 환경 가스 분석, 대기 오염 모니터링, 차량 배기 가스 등에 사용되어 왔습니다. 산업계에서는 증착 과정을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.
(4) 광학 정보 처리. 반도체 레이저는 광정보 시스템에 사용되어 왔습니다. 표면 방출 반도체 레이저의 2차원 배열은 컴퓨터 및 광학 신경망에 사용되는 광학 병렬 처리 시스템에 이상적인 광원입니다. 5) 레이저 미세 가공. Q 스위치 반도체 레이저에서 생성된 고에너지 초단파 광 펄스의 도움으로 집적 회로를 절단하고 드릴링할 수 있습니다.
(5) 레이저 경보. 도난 방지 경보, 수위 경보, 차량 거리 경보 등 반도체 레이저 경보 장치가 널리 사용됩니다.
(6) 레이저 프린터. 고출력 반도체 레이저는 이미 레이저 프린터에 사용되고 있습니다. 파란색과 녹색 레이저를 사용하면 인쇄 속도와 해상도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
(7) 레이저 바코드 스캐너. 반도체 레이저 바코드 스캐너는 상품 판매, 서적 및 파일 관리에 널리 사용되었습니다.
(8) 고화질 레이저 TV. 가까운 미래에는 음극선관이 없는 반도체 레이저 TV가 시장에 출시될 수 있을 것이다. 적색, 청색, 녹색 레이저를 사용하며, 소비전력은 기존 TV 대비 20% 정도 낮은 것으로 추정된다.

4. 반도체 레이저의 미래는 어디인가?

현재 반도체 레이저의 가장 큰 응용 분야는 파이버 레이저와 고체 레이저의 펌프 소스입니다. 파이버 레이저의 펌프 소스로 반도체 레이저를 사용하는 경우, 단위 출력을 높여 펌프 시스템의 구조를 근본적으로 단순화할 수 있으며, 펌프 출력 레벨을 높일 수 있다. 파이버 레이저와 고체 레이저는 점점 더 높은 출력 전력 요구 사항을 가지므로 반도체 펌프 소스의 전력 요구 사항도 더 높아집니다.

빔 품질의 한계로 인해 기존의 반도체 레이저를 금속 절단에 직접 사용하는 것은 어렵습니다. 최근에는 반도체 결합 기술이 향상되고 새로운 빔 결합 기술이 점차 성숙해짐에 따라 킬로와트 이상의 섬유 출력을 갖는 일부 반도체 레이저도 절단 빔 품질 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한, 반도체 레이저 파장의 다양성으로 인해 단파장 반도체 레이저의 파장은 알루미늄의 파장 흡수 최대치에 매우 가깝습니다. 따라서 자동차 산업에서는 고출력 반도체 레이저가 알루미늄 자동차 차체 용접에 매우 적합합니다. 현재 자동차 산업의 생산 공정에는 레이저 출력이 2KW에서 6KW 사이인 반도체 레이저가 널리 사용되고 있습니다.

직접 재료 가공 분야에서 반도체 레이저의 빔 품질은 파이버 레이저의 빔 품질을 능가하기 어렵습니다. 그러나 박판 용접 및 절단 응용 분야에서는 반도체 레이저가 매우 적합합니다. 고출력 반도체 레이저의 개발로 많은 중요한 응용이 가능해졌습니다. 이 레이저는 많은 기존 기술을 대체하고 많은 새로운 제품을 가져왔습니다.

일반적으로, 지속적인 기술의 발전으로 인해 반도체 레이저의 응용 분야는 끊임없이 변화하고 있으며, 이러한 변화는 여전히 일어나고 있습니다. 일반적으로 반도체 레이저는 현재 시장 요구를 충족하기 위해 더 짧은 방출 파장과 더 높은 방출 출력을 향해 발전하고 있습니다.

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