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半導體激光器

藍紫色半導體激光器解析

星之球激光 來源:激光網2011-09-22 我要評論(0 )   

藍紫色 半導體(ti) 激光器 是指振蕩波長為(wei) 410nm左右的半導體(ti) 激光器。除了用作 藍光 光盤等的光源外,還有望用於(yu) 照明光源和 顯示 器光源等。 日亞(ya) 化學工業(ye) 、索尼、三洋電機以...

      藍紫色半導體(ti) 激光器是指振蕩波長為(wei) 410nm左右的半導體(ti) 激光器。除了用作藍光光盤等的光源外,還有望用於(yu) 照明光源和顯示器光源等。日亞(ya) 化學工業(ye) 、索尼、三洋電機以及夏普等已經實現了產(chan) 品化。

  藍光光盤使用振蕩波長405nm的品種。播放專(zhuan) 用的是連續振蕩時輸出功率為(wei) 20mW的品種。用於(yu) 記錄播放用途時,則根據記錄速度和記錄的盤片層數不同而分別使用不同的品種。例如,記錄速度為(wei) 標準、盤片層數為(wei) 一層時,采用脈衝(chong) 振蕩時輸出功率為(wei) 50mW的品種;記錄8倍速、盤片為(wei) 2層時采用脈衝(chong) 振蕩時的輸出功率為(wei) 240~250mW的品種;記錄12倍速、盤片為(wei) 4層時采用脈衝(chong) 振蕩時輸出功率超過400mW的產(chan) 品等。

  藍紫色半導體(ti) 激光器作為(wei) 繼DVD之後的新一代光盤的基礎部件,從(cong) 20世紀90年代後期開始,廠商、大學和研究機構等展開了激烈的開發競爭(zheng) 。首家實現產(chan) 品化的廠商是走在藍色LED等GaN類發光元件研發前列的日亞(ya) 化學工業(ye) 。該公司於(yu) 1999年初開始樣品供貨藍紫色半導體(ti) 激光器,加速了新一代光盤的開發速度。

  藍紫色半導體(ti) 激光器與(yu) 藍色LED等一樣,一般采用GaN類半導體(ti) 材料。在GaN底板上層疊GaN類半導體(ti) 的結晶層。也有不采用GaN類半導體(ti) 而利用SHG(Second Harmonic Generation)技術的方法。SHG激光器使用光導波型元件將紅外半導體(ti) 激光器輸出的光轉換成1/2波長的光。例如,使用850nm的紅外半導體(ti) 激光器,可獲得425nm左右的藍紫色激光

可在4層藍光光盤上實現12倍速記錄
可在4層藍光光盤上實現12倍速記錄
采用脈衝(chong) 輸出為(wei) 450mW的半導體(ti) 激光器,可在4層藍光光盤上實現12倍速記錄。預計今後藍光光盤會(hui) 繼續通過盤片的多層化不斷實現大容量化。屆時,將需要輸出功率高達900mW等的半導體(ti) 激光器。

  可用於(yu) 白色光源

  藍紫色半導體(ti) 激光器通過改變其GaN類半導體(ti) 層的層構造,可改變振蕩波長。例如,將振蕩波長延長若幹可獲得藍色半導體(ti) 激光器。藍色半導體(ti) 激光器在顯示器領域可作為(wei) 激光投影儀(yi) 的光源。藍色光源除可直接使用藍色半導體(ti) 激光器外,還可以結合使用藍色半導體(ti) 激光器和光纖。住田光學玻璃開發的組合光纖技術中,光纖內(nei) 的核心材料可變換藍色光的波長,令其在光纖內(nei) 共振生成綠色光和紅色光,形成光的三原色。

  在照明用途中使用藍紫色半導體(ti) 激光器時,與(yu) 熒光體(ti) 組合可得到白色光源。例如,日亞(ya) 化學工業(ye) 開發的白色光源,就是將藍紫色或者藍色半導體(ti) 激光器與(yu) 光纖相結合,將激光器射出的光經由光纖提取到外部的。在光纖射出的部分塗布熒光體(ti) 材料進行混色,從(cong) 而獲得白色光。

  在包括藍紫色半導體(ti) 激光器的GaN類半導體(ti) 激光器中,目前最引人關(guan) 注的是綠色半導體(ti) 激光器的開發。名為(wei) “微型投影儀(yi) ”的超小型投影儀(yi) 對綠色半導體(ti) 激光器有很強的需求。微型投影儀(yi) 今後要順利普及還存在若幹課題。在小型化、低功耗化和削減成本這三項技術課題中,小型化的殺手鐧就是激光光源。與(yu) 目前主流的LED相比,激光光源射出的光不容易擴散,易於(yu) 進一步縮小光學係統的尺寸。但要采用激光光源,與(yu) 紅色和藍色相比效率低,高價(jia) 格的綠色激光器則為(wei) 瓶頸。目前,因可直接振蕩的綠色半導體(ti) 激光器尚未產(chan) 品化,所以不得不利用SHG元件轉換紅外激光的波長,這又成為(wei) 了小型化和低功耗化的障礙。

  但進入2009年後,以住友電氣工業(ye) 成功實現了波長531nm的綠色半導體(ti) 激光器(采用GaN類半導體(ti) )的脈衝(chong) 振蕩為(wei) 代表,綠色半導體(ti) 激光器的開發取得了穩步進展。美國Kaai公司於(yu) 2010年宣布開發出了波長為(wei) 523nm的連續振蕩綠色半導體(ti) 激光器。Kaai公司創始人、因開發藍色L E D而聞名的美國加州大學聖塔芭芭拉分校(UCSB)中村修二教授也是開發團隊的一員。開發綠色半導體(ti) 激光器,需要改進GaN底板,采用非極性麵和半極性麵作GaN類結晶成長麵等(目前,藍紫色半導體(ti) 激光器產(chan) 品中使用極性麵)。
 

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