ഉയർന്ന പവർ സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറിനുള്ള ഡിസൈൻ പരിഗണനകൾ

ഡിസൈൻ പരിഗണനകൾഉയർന്ന പവർ സെമികണ്ടക്ടർ ലേസർ
ഉയർന്ന പവർ സെമികണ്ടക്ടറുകളുടെ പ്രധാന രൂപകൽപ്പനാ പരിഗണനകളും നടപ്പാക്കൽ രീതികളും ഈ ലേഖനം വ്യവസ്ഥാപിതമായി വിശദീകരിക്കും.ലേസർ"പ്രകാശത്തിന്റെ അളവ് വർദ്ധിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഊർജ്ജ പരിവർത്തനവും വിസർജ്ജന പാതകളും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ട് ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഉയർന്ന പരിധി വർദ്ധിപ്പിക്കുക, ദുരന്തകരമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ കേടുപാടുകൾ (COD) ഒഴിവാക്കുക" എന്ന പൊതു ആശയത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, 9 പ്രധാന വശങ്ങളിൽ നിന്ന് ആഴത്തിലുള്ള വിശകലനം നടത്തി:
1. വൈഡ് എമിഷൻ ഏരിയ: വൈഡ് ഏരിയ ഘടന സ്വീകരിക്കുന്നതിലൂടെ (എമിഷൻ ഏരിയ വീതി W കുറച്ച് മൈക്രോമീറ്ററിൽ നിന്ന് 50-200 മൈക്രോമീറ്ററായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് പോലുള്ളവ), പരമാവധി ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ നേരിട്ട് രേഖീയമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വാട്ട് ലെവലിൽ സിംഗിൾ ട്യൂബ് ഔട്ട്‌പുട്ട് ലഭിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാന രീതിയാണ് അല്ലെങ്കിൽ പതിനായിരക്കണക്കിന് വാട്ടുകൾ പോലും, പക്ഷേ അത് ബീം ഗുണനിലവാരത്തെ ബലികഴിക്കുന്നു.
2. നീളമുള്ള അറ: വൈദ്യുത ചൂടാക്കൽ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും കാര്യക്ഷമവും ഉയർന്ന പവർ പ്രവർത്തനവും കൈവരിക്കുന്നതിനുമുള്ള താക്കോലാണ് അറയുടെ നീളം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത്. ഉപകരണത്തിന്റെ താപ പ്രതിരോധവും പ്രതിരോധവും ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുക, അതുവഴി സജീവ മേഖല ജംഗ്ഷന്റെ താപനില വർദ്ധനവ് അടിച്ചമർത്തുക, പവർ സാച്ചുറേഷൻ ഇഫക്റ്റുകൾ കുറയ്ക്കുക, ഔട്ട്‌പുട്ട് പവറും കാര്യക്ഷമതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുക എന്നിവയാണ് ഇതിന്റെ കാതൽ.
3. വേവ്ഗൈഡുകളും അസമമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റികളും വിശാലമാക്കൽ: ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫീൽഡ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ (അസമമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ കാവിറ്റി ഘടനകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പോലുള്ളവ) വിശാലമാക്കുന്നതിലൂടെ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫീൽഡിനും ഉയർന്ന ആഗിരണം നഷ്ട മേഖലകൾക്കും ഇടയിലുള്ള ഓവർലാപ്പ് കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ആന്തരിക നഷ്ടങ്ങൾ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും താപ ഉൽപ്പാദനം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതേസമയം, ലംബ ദിശയിലുള്ള ബീം ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും.
4. ഫിൽ ഫാക്ടർ: ബാർ ഉപകരണങ്ങളിൽ, ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ ഡെൻസിറ്റിയും താപ മാനേജ്‌മെന്റ് ബുദ്ധിമുട്ടും സന്തുലിതമാക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന പാരാമീറ്ററാണ് ഫിൽ ഫാക്ടർ (പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന യൂണിറ്റിന്റെ ആകെ വീതിയും ബാറിന്റെ ആകെ വീതിയും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം). ഉയർന്ന ഫിൽ ഫാക്ടർ ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി നൽകുന്നു, പക്ഷേ വളരെ ഉയർന്ന താപ വിസർജ്ജനം ആവശ്യമാണ്, അതേസമയം കുറഞ്ഞ ഫിൽ ഫാക്ടർ താപ മാനേജ്‌മെന്റിന് കൂടുതൽ സഹായകമാവുകയും വിശ്വാസ്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
6. എൻഡ് ഫെയ്‌സ് പ്രൊട്ടക്ഷൻ ടെക്‌നോളജി: എൻഡ് ഫെയ്‌സിന്റെ ദുരന്തകരമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ മിറർ ഡാമേജ് (COMD) ത്രെഷോൾഡ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നത് വൈദ്യുതി തടസ്സം മറികടക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോലാണ്. ലേഖനം മൂന്ന് പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യകളെക്കുറിച്ച് വിശദമായി പ്രതിപാദിക്കുന്നു:
6.1 കാവിറ്റി പ്രതലത്തിന്റെ പാസിവേഷനും കോട്ടിംഗും: പാസിവേഷൻ പാളികൾ നിക്ഷേപിക്കുന്നതിലൂടെയും ഉയർന്ന പ്രതിഫലനശേഷി/ആന്റി റിഫ്ലക്ഷൻ ഫിലിമുകൾ പൂശുന്നതിലൂടെയും കാവിറ്റി പ്രതല വൈകല്യങ്ങൾ പാസിവേറ്റ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, റേഡിയേറ്റീവ് അല്ലാത്ത പുനഃസംയോജനം അടിച്ചമർത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ COMD പരിധി ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
6.2 നോൺ-അബ്സോർപ്ഷൻ വിൻഡോ ടെക്നോളജി: ക്വാണ്ടം വെൽ ഹൈബ്രിഡൈസേഷനും മറ്റ് ടെക്നിക്കുകളും ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശ ആഗിരണം കുറയ്ക്കുന്നതിനും COMD തടയുന്നതിനും അവസാന മുഖത്ത് ഒരു സുതാര്യ വിൻഡോ റീജിയൻ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു.
6.3 കാവിറ്റി പ്രതലത്തിൽ നോൺ ഇഞ്ചക്ഷൻ സോൺ സാങ്കേതികവിദ്യ: കാവിറ്റി പ്രതലത്തിൽ കാരിയർ സാന്ദ്രതയും നോൺ റേഡിയേറ്റീവ് റീകോമ്പിനേഷനും കുറയ്ക്കുന്നതിന് കാവിറ്റി പ്രതലത്തിന് സമീപം ഒരു കറന്റ് നോൺ ഇഞ്ചക്ഷൻ സോൺ അവതരിപ്പിക്കുക.
7. ഉയർന്ന തെളിച്ചമുള്ള രൂപകൽപ്പന: വൈഡ് ഏരിയ ലേസറിലെ മോശം ബീം ഗുണനിലവാര പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന തെളിച്ചമുള്ള ഔട്ട്പുട്ട് ലഭിക്കുന്നതിനുള്ള രണ്ട് സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു:
7.1. കോൺ ഘടന: മുൻവശത്തുള്ള ഇടുങ്ങിയ വേവ്ഗൈഡ് "സീഡ് ഏരിയ"യും പിൻവശത്തുള്ള "കോൺ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ ഏരിയ"യും സംയോജിപ്പിച്ച്, പവർ ആംപ്ലിഫൈ ചെയ്യുമ്പോൾ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പരിധിക്ക് സമീപമുള്ള ബീം ഗുണനിലവാരം നിലനിർത്തുന്നു.
7.2 മോഡ് നിയന്ത്രണം: ഉയർന്ന ഓർഡർ ട്രാൻസ്‌വേഴ്‌സ് മോഡുകളുടെ നഷ്ടം തിരഞ്ഞെടുത്ത് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് വിശാലമായ ശ്രേണിയിൽ മൈക്രോസ്ട്രക്ചറുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു, അതുവഴി ബീം ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

8. സ്ട്രെയിൻ ക്വാണ്ടം കിണറും സ്ട്രെയിൻ നഷ്ടപരിഹാരവും: ക്വാണ്ടം കിണറിന്റെ സജീവ മേഖലയിൽ സ്ട്രെയിൻ അവതരിപ്പിക്കുന്നത് ബാൻഡ് ഘടന ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാനും ഡിഫറൻഷ്യൽ ഗെയിൻ വർദ്ധിപ്പിക്കാനും അതുവഴി ത്രെഷോൾഡ് കറന്റ് കുറയ്ക്കാനും കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താനും ഉയർന്ന താപനില സവിശേഷതകൾ വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും. സ്ട്രെയിൻ നഷ്ടപരിഹാര സാങ്കേതികവിദ്യ വിപരീത സ്ട്രെയിനോടുകൂടിയ തടസ്സ പാളികൾ വളർത്തുന്നതിലൂടെ സ്ട്രെയിനുകളുടെയും വൈകല്യങ്ങളുടെയും ശേഖരണം തടയുന്നു, ഇത് മെറ്റീരിയൽ ഗുണനിലവാരം ഉറപ്പാക്കുന്നു.
9. നൂതന താപ മാനേജ്മെന്റും കുറഞ്ഞ സമ്മർദ്ദ പാക്കേജിംഗും: ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി മൂലമുണ്ടാകുന്ന താപ വിസർജ്ജന വെല്ലുവിളികൾക്ക് മറുപടിയായി, ഈ ലേഖനം പുതിയ ഹീറ്റ് സിങ്ക് മെറ്റീരിയലുകൾ (ഡയമണ്ട് കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ പോലുള്ളവ), മൈക്രോചാനൽ കൂളറുകൾ, അൾട്രാ-ഹൈ ഹീറ്റ് ഡിസ്സിപ്പേഷൻ ശേഷി നേടുന്നതിനും വിശ്വാസ്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ലോ സ്ട്രെസ് ഇന്റർഫേസ് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന പാക്കേജിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നിവ പരിചയപ്പെടുത്തുന്നു.
10. ഡിസ്ട്രിബ്യൂട്ടഡ് വേവ്ഗൈഡ്: ഒരു ചിപ്പ് ലെവൽ ഇൻട്രിൻസിവ് തെർമൽ മാനേജ്മെന്റ് സ്കീം എന്ന നിലയിൽ, ഈ ഘടന റിഡ്ജ് വേവ്ഗൈഡിനെ ഒരു എക്‌സിറ്റേഷൻ സോണായും കാവിറ്റി നീളത്തിൽ ഒരു പാസീവ് ഹീറ്റ് ഡിസ്സിപ്പേഷൻ സോണായും വിഭജിക്കുന്നു, കൂടാതെ പരമ്പരാഗത താപ ഡിസ്സിപ്പേഷൻ രീതികളുടെ പരിമിതികൾ ഭേദിച്ച് താപം കാര്യക്ഷമമായി പുറന്തള്ളുന്നതിനായി ചിപ്പിനുള്ളിൽ ഒരു തിരശ്ചീന ഹീറ്റ് ചാനൽ നിർമ്മിക്കുന്നു.
സംഗ്രഹവും വീക്ഷണകോണും സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഉയർന്ന പവറിന്റെ രൂപകൽപ്പനസെമികണ്ടക്ടർ ലേസർവൈദ്യുതി, ഒപ്റ്റിക്സ്, തെർമോഡൈനാമിക്സ്, വിശ്വാസ്യത എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു ബഹു-വസ്തുനിഷ്ഠ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ പ്രശ്നമാണ്. വൈഡ് എമിഷൻ ഏരിയ, ലോംഗ് കാവിറ്റി, വൈഡൻഡ് വേവ്ഗൈഡ് എന്നീ മൂന്ന് അടിസ്ഥാന രൂപകൽപ്പനകൾക്കും താപ മാനേജ്മെന്റ്, എൻഡ് ഫെയ്സ് കേടുപാടുകൾ, ബീം ഗുണനിലവാരം എന്നീ മൂന്ന് പ്രധാന വെല്ലുവിളികളെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യകൾക്കും ഇടയിൽ മികച്ച സന്തുലിതാവസ്ഥ കൈവരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഭാവിയിലെ പ്രകടനത്തിന്റെ കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളുടെ വികസനം, പുതിയ ഭൗതിക സംവിധാനങ്ങൾ, പുതിയ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും.