Muhtasari wa maendeleo ya leza ya semiconductor yenye nguvu nyingi sehemu ya kwanza

Muhtasari wa nguvu kubwaleza ya nusu nususehemu ya kwanza ya maendeleo

Kadri ufanisi na nguvu vinavyoendelea kuimarika, diode za leza (kiendeshi cha diode za leza) itaendelea kuchukua nafasi ya teknolojia za kitamaduni, na hivyo kubadilisha jinsi vitu vinavyotengenezwa na kuwezesha maendeleo ya vitu vipya. Uelewa wa maboresho muhimu katika leza za semiconductor zenye nguvu kubwa pia ni mdogo. Ubadilishaji wa elektroni kuwa leza kupitia semiconductor ulionyeshwa kwa mara ya kwanza mnamo 1962, na maendeleo mbalimbali ya ziada yamefuata ambayo yamesababisha maendeleo makubwa katika ubadilishaji wa elektroni kuwa leza zenye tija kubwa. Maendeleo haya yameunga mkono matumizi muhimu kutoka kwa hifadhi ya macho hadi mitandao ya macho hadi nyanja mbalimbali za viwanda.

Mapitio ya maendeleo haya na maendeleo yake ya jumla yanaangazia uwezekano wa athari kubwa zaidi na iliyoenea zaidi katika maeneo mengi ya uchumi. Kwa kweli, kwa uboreshaji unaoendelea wa leza za semiconductor zenye nguvu kubwa, uwanja wake wa matumizi utaharakisha upanuzi, na utakuwa na athari kubwa kwa ukuaji wa uchumi.

Mchoro 1: Ulinganisho wa mwangaza na sheria ya Moore ya leza za semiconductor zenye nguvu nyingi

Leza za hali ngumu zenye diode naleza za nyuzi

Maendeleo katika leza za semiconductor zenye nguvu kubwa pia yamesababisha maendeleo ya teknolojia ya leza ya chini, ambapo leza za semiconductor kwa kawaida hutumika kusisimua (kusukuma) fuwele zilizochanganywa (leza za hali ngumu zilizochanganywa na diode) au nyuzi zilizochanganywa (leza za nyuzi).

Ingawa leza za semiconductor hutoa nishati ya leza yenye ufanisi, ndogo, na ya gharama nafuu, pia zina mapungufu mawili muhimu: hazihifadhi nishati na mwangaza wake ni mdogo. Kimsingi, matumizi mengi yanahitaji leza mbili muhimu; Moja hutumika kubadilisha umeme kuwa utoaji wa leza, na nyingine hutumika kuongeza mwangaza wa utoaji huo.

Leza za hali ngumu zenye diode.
Mwishoni mwa miaka ya 1980, matumizi ya leza za nusu-semiconductor kusukuma leza za hali-ngumu yalianza kupata mvuto mkubwa wa kibiashara. Leza za hali-ngumu zinazosukumwa na diode (DPSSL) hupunguza kwa kiasi kikubwa ukubwa na ugumu wa mifumo ya usimamizi wa joto (hasa vipozaji vya mzunguko) na moduli za faida, ambazo kihistoria zimetumia taa za arc kusukuma fuwele za leza za hali-ngumu.

Urefu wa wimbi wa leza ya semiconductor huchaguliwa kulingana na mwingiliano wa sifa za unyonyaji wa spektrali na njia ya kupata ya leza ya hali ngumu, ambayo inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa mzigo wa joto ikilinganishwa na wigo mpana wa utoaji wa taa ya arc. Kwa kuzingatia umaarufu wa leza zilizo na neodymium zinazotoa urefu wa wimbi wa 1064nm, leza ya semiconductor ya 808nm imekuwa bidhaa yenye tija zaidi katika uzalishaji wa leza ya semiconductor kwa zaidi ya miaka 20.

Ufanisi ulioboreshwa wa kusukuma diode wa kizazi cha pili uliwezeshwa na kuongezeka kwa mwangaza wa leza za semiconductor za hali nyingi na uwezo wa kuimarisha upana mwembamba wa mistari ya utoaji kwa kutumia gratings za Bragg (VBGS) katikati ya miaka ya 2000. Sifa dhaifu na nyembamba za unyonyaji wa spektrali za karibu 880nm zimeamsha shauku kubwa katika diode za pampu zenye mwangaza wa hali ya juu zenye utulivu wa spektrali. Leza hizi zenye utendaji wa hali ya juu hufanya iwezekane kusukuma neodymium moja kwa moja kwenye kiwango cha juu cha leza cha 4F3/2, kupunguza upungufu wa quantum na hivyo kuboresha uchimbaji wa hali ya msingi kwa nguvu ya wastani ya juu, ambayo vinginevyo ingepunguzwa na lenzi za joto.

Kufikia mwanzoni mwa muongo wa pili wa karne hii, tulikuwa tunashuhudia ongezeko kubwa la nguvu katika leza za 1064nm zenye hali ya transverse moja, pamoja na leza zao za ubadilishaji wa masafa zinazofanya kazi katika mawimbi yanayoonekana na ya urujuanimno. Kwa kuzingatia muda mrefu wa nishati ya juu wa Nd: YAG na Nd: YVO4, shughuli hizi za DPSSL Q-switched hutoa nishati ya juu ya mapigo na nguvu ya kilele, na kuzifanya kuwa bora kwa usindikaji wa nyenzo za ablative na matumizi ya micromachining ya usahihi wa hali ya juu.