レーザーチップ

アンマウント ダイオード レーザー バーとも呼ばれるレーザー チップは、シングル エミッター レーザー チップまたはシングル バー レーザー チップで、ヒートシンクに取り付けられておらず、外装パッケージもありません。 GaAs、InP、GaSb 半導体材料から選択すると、450 nm ～ 2 µm の波長が得られ、優れた信頼性とパフォーマンスを実現します。

レーザー チップは、レーザーとその他の光電子コンポーネントを統合した小型チップです。レーザーチップのコアコンポーネントは半導体レーザーであり、半導体材料内の電子と正孔の再結合プロセスを利用してレーザーを生成します。レーザー チップは、従来のガス レーザーや固体レーザーよりも小さくて軽いため、さまざまなポータブル デバイスや組み込みデバイスへの統合に適しています。

シングルエミッタ

シングルバー

VCSELチップ

シングルエミッタEELチップ

シングルバーEELチップ

シングルエミッタレーザーチップとシングルバーレーザーチップの主な違いは、その構造と用途です。シングルエミッタレーザーチップは通常単一のレーザーチップを指しますが、シングルバーレーザーチップは複数のレーザーチップで構成される帯状の構造です。

シングルエミッタレーザーチップは単一のレーザーチップで構成されており、通常はサイズが小さく、出力が低くなります。これらは通常、光ファイバー通信やレーザー ポインターなど、ビームの正確な制御が必要なアプリケーションで使用されます。シングルエミッタレーザーチップの特徴は高いビーム品質であり、高指向性と高輝度が要求される用途に適しています。

シングルバーレーザーチップは、複数のレーザーチップで構成されるストリップ状の構造であり、通常はサイズが大きく、出力が高くなります。シングルバーレーザーチップは、材料加工、医療機器、科学研究機器など、高出力を必要とするアプリケーションに適しています。シングルバーレーザーチップの特徴は高出力であり、大面積照射や高エネルギーを必要とする用途に適しています。

技術的な詳細と用途に関して、シングルエミッターレーザーチップとシングルバーレーザーチップは、準備方法と材料の選択も異なります。シングルエミッターレーザーチップは通常、有機金属化学気相成長技術を使用して製造され、高いビーム品質と効率を備えています。シングルバーレーザーチップは、エピタキシャル層と分離溝の設計によりサイドレージングを回避し、デバイスの信頼性と耐久性を向上させます。

マウントされていないレーザー バーは、次の手順を実行して単一エミッター レーザー チップに切断できます。

スクライビング: 劈開される未実装の各レーザー バーで、2 つの隣接するチップ間でスクライビングが実行されます。

フィルム拡張: レーザーバーが取り付けられた粘着フィルムは、最初のフィルム拡張のためにフィルム拡張マシンに移送されます。フィルムの拡張が完了した後、接着フィルムは第１の拡張状態となり、この状態のままとなる。

分割：第１のエキスパンド状態の接着フィルムを分割機に搬送し、レーザーバーをスクライブラインに沿って分割し、レーザーバー上のチップを個片化する。分割前にレーザーバーに貼り付けられた粘着フィルムを広げることで、スクライブラインの両側のチップにプリストレスを与え、分割時にチップ同士が衝突することなく、スクライブ方向に沿って自然にきれいに分割できます。その他、割れたり破損したりしているとき。

この方法の鍵となるのは、膜の膨張によってプレストレスを与え、分割時にチップをスクライブ方向に沿って自然に分離できるようにすることで、チップの歩留まりと品​​質を向上させることです。

取り付けられていないレーザーバーのエミッター間の間隔は、パフォーマンスに大きな影響を与えます。エミッタ間隔が均一であると、取り付けられていないレーザー バーの放熱効果が向上し、取り付けられていないレーザー バーの寿命と安定性が向上します。

取り付けられていないレーザーバーのエミッター間の距離は、放熱効果に影響します。エミッタの間隔が不均一であると、一部のエミッタの温度が高くなりすぎて、レーザーの性能と寿命に影響を与える可能性があります。バーの各エミッターの幅を調整することで、バー全体の熱放散をより均一にし、中央のエミッターの温度が端のエミッターの温度より大幅に高くなるのを回避し、問題を軽減します。波長シフトとパルス幅縮小の効果。

エミッタ間の間隔も、取り付けられていないレーザー バーの明るさに影響します。エミッター間の距離が大きすぎると、明るさが不均一になり、表示効果に影響を与える可能性があります。エミッタ間の適切な間隔により、さまざまなアプリケーション シナリオで、取り付けられていないレーザー バーの表示効果とパフォーマンスを確保できます。

レーザーチップのパッケージングに使用されるヒートシンクには、主に熱伝導率、熱膨張係数の整合性、熱応力解放能力、表面処理など、複数の要件があります。 ‌

まず、熱伝導率はヒートシンク材料の重要なパラメータの 1 つです。レーザーチップは動作中に大量の熱を発生します。熱を時間内に放散できない場合、レーザーの性能と寿命に影響を与えます。したがって、ヒートシンク材料は、熱を効果的に伝導するために高い熱伝導率を有する必要がある。窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンドなどの一般的なヒートシンク材料は、高い熱伝導率を持っています。

次に、熱膨張係数の一致‌も非常に重要です。温度変化によって生じる応力を軽減し、材料間の亀裂や変形を防ぐには、レーザーチップとヒートシンク材料の熱膨張係数を一致させる必要があります。例えば、窒化アルミニウムの熱膨張係数は4.6×10^-6/Kであり、レーザーチップの熱膨張係数に近いため、トランジションヒートシンク材料としてよく使用されます。

さらに、熱応力解放能力‌も重要な要素です。動作中にレーザーによって発生する熱により、チップとヒートシンクの間に熱応力が発生します。ヒートシンク材料がこれらの応力を効果的に解放できない場合、レーザーの性能が低下したり故障したりする可能性があります。したがって、ヒートシンクの材料には優れた熱応力解放機能が必要です‌。

最後に、表面処理もヒートシンクの性能に影響します。ヒートシンク材料の表面処理は、実際の用途における信頼性と耐久性を確保するために、特定の外観および物理的および化学的テスト要件を満たす必要があります。

要約すると、パッケージ化されたレーザー チップに使用されるヒート シンクは、レーザーの安定性と長期信頼性を確保するために、高い熱伝導率、チップの熱膨張係数と一致すること、優れた熱応力解放機能、および適切な表面処理を備えている必要があります。

マウントされていないレーザーチップバーをパッケージングする中心的な手順には、適切なパッケージング材料の選択、パッケージング構造の設計、溶接と接着の実行、および熱管理の最適化が含まれます。

まず、適切なパッケージング材料を選択することが、未実装のレーザー チップ バーの性能を確保するための鍵となります。たとえば、金錫硬はんだを高出力窒化ガリウム (GaN) 青色半導体レーザーバーのパッケージングに使用でき、銅タングステン転移ヒートシンクをバッファ層として使用してパッケージング残留応力を抑制できます。さらに、InGaAs/AlGaAs エピタキシャル材料システムは、高出力テーパー半導体レーザー バー アレイの設計にも使用できます。

次に、実装されていないレーザー チップ バーの性能を向上させるには、適切に設計されたパッケージ構造が不可欠です。たとえば、マイクロチャネル ヒートシンク、絶縁フィルム、銅テープなどのコンポーネントを使用してパッケージ構造を構築し、良好な熱管理と電流分布を実現できます。

次は、はんだ付けと接着の工程です。チップと銅タングステン転移ヒートシンクの共晶接合には高精度の装着機が使用され、溶接温度、圧力、時間は厳密に管理され、溶接品質が確保されています。実験により、適切な溶接パラメータにより熱抵抗としきい値電流が大幅に低減され、それによって出力光パワーと光電変換効率が向上することが示されました。

最後に、熱管理の最適化は、取り付けられていないレーザー チップ バーの長期安定した動作を確保するための重要な手段です。ヒートシンク構造を合理的に設計し、適切な材料を選択することで、熱抵抗を効果的に低減し、放熱効率を向上させ、未実装のレーザーチップバーの寿命を延ばすことができます。

1. 汚染の防止: 取り付けられていないレーザーバーは、粒子や微生物の侵入を防ぐために、埃のない無菌環境で梱包する必要があります。これらの汚染物質は、取り付けられていないレーザーバーの性能や寿命に影響を与え、さらにはパッケージングの不良を引き起こす可能性があります。

2. 包装品質の向上：クリーンルームの環境制御により、包装プロセス中の温度、湿度、空気の流れが最適な状態に保たれるため、包装の品質と一貫性が向上します。これにより、梱包不良が減り、製品の合格率が向上します。

3. 耐用年数の延長: クリーンな環境で梱包すると、外的要因による未実装のレーザーバーの損傷が軽減され、耐用年数が延長されます。クリーン ルームでは、環境条件を厳密に制御することで、パッケージング プロセス中に発生する可能性のある汚染問題を軽減し、取り付けられていないレーザー バーの安定性と信頼性を保護します。

4. 生産効率の向上: 効率的なろ過システムと厳密に制御されたクリーンルームの環境条件により、汚染による生産の中断ややり直しが減り、全体的な生産効率が向上します。さらに、クリーンルームは生産プロセスの継続性と安定性を確保し、生産効率をさらに向上させます。

‌構造の違い‌:

EEL（エッジエミッティングレーザー）：EELは軸方向に沿った放射放出を使用します。つまり、通常は円筒構造のデバイスの面方向に沿って光が放出され、光は側面からレーザービームを放出します。

VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser): VCSEL の構造は垂直、つまり光がデバイスに対して垂直で、光は主に上部から放射され、円形のスポットを形成します。

発光モード‌:

EEL: レーザービームは円筒構造を通して側面から放射されます。

‌VCSEL: 面発光レーザー。光は主に上部から放射されます。

‌スポット形状‌:

EEL: 発光スポットは楕円形です。

‌VCSEL: 発光スポットは円形です。

‌パフォーマンスの違い‌:

EEL: 単一レーザーの出力とエネルギーが高く、高エネルギー要件のアプリケーションに適しています。

VCSEL: 高い内部量子効率と優れた熱安定性を備え、高速、低消費電力、広い温度範囲を実現できます。

応用分野:

EEL: 主に、光ファイバー通信、レーザー印刷、光ディスク、光学的測定と検出などの高速通信に使用されます。

VCSEL: データセンターの光相互接続、LIDAR、顔認識、3D スキャン、その他のアプリケーションで一般的に使用されます。

要約すると、EEL と VCSEL には、構造、発光モード、スポット形状、性能、および応用分野において大きな違いがあります。ユーザーは特定のニーズに応じて適切なレーザーチップを選択できます。

EEL エッジ発光レーザー チップの作業には、主に次の手順が含まれます。

1. キャリア注入：順バイアスを印加することにより、N 型領域から活性層に電子が注入され、P 型領域から活性層に正孔が注入されます。活性層では、電子と正孔が再結合して光子を生成します。このプロセスは発光ダイオード (LED) に似ていますが、EEL は通常の光の代わりにレーザーを実現します。

2. 誘導放射線と光増幅: 活性層で生成された光子は他の励起電子と相互作用し、これらの電子が低エネルギー状態に遷移し、最初の光子と同じ位相、周波数、方向でより多くの光子を放出します。これが誘導放射線です。光子がこれらのミラー間で往復反射すると、より多くの誘導放射光子が活性層内で生成され、共振空洞内に光増幅機構が形成されます。

3. 共振空洞と光増幅: EEL の活性層は 2 つの平行なミラー (端面) の間に埋め込まれているため、これらのミラーは一部の光子を反射して活性層に戻します。光子が 2 つのミラー間で往復反射すると、より多くの刺激された放射光子が活性層内で生成されます。この繰り返しの光増幅プロセスにより、共振空洞内に光増幅機構が形成されます。

‌4.レーザー出力: 共振空洞内の光子の数が特定のしきい値に達すると、一部の光子は反射率の低い端面から放出され、レーザー出力が形成されます。 EELのレーザー光の方向はチップ表面と平行であるため、端面発光レーザーと呼ばれます。

4つの冷却方式

自然対流ヒートシンク冷却‌: この方法では、熱伝導率の高い材料を使用して、発生した熱を除去し、自然対流によって熱を放散します。さらに、フィンは熱を放散し、冷却システムの熱伝達率を向上させるのにも役立ちます。

‌熱伝導性材料‌: レーザーの温度を下げるために、熱伝導率の高い材料を使用します。これらの材料は効果的に熱を逃がすことができるため、レーザーの安定した動作が維持されます。

BrandNew は、業界をリードする半導体技術に基づいて、幅広いレーザー チップ オプションを提供しています。これらのオプションには、450nm ～ 2100nm の範囲の波長、最大 20W 出力のシングルエミッター レーザー チップと最大 600W 出力のシングルバー レーザー チップ、連続波 (CW) および準連続波 (QCW) が含まれます。 ) オプション。レーザーチップとバーは、さまざまな充填率、ストライプ幅、バー幅、キャビティ長で利用でき、独自の要件を満たすためにカスタマイズされたオプションを開発できます。

レーザーチップは最も厳しい品質管理の下で製造されています。当社は、最先端のエピタキシー、加工、ファセット コーティング技術のみを使用しています。レーザーチップの組み立てには標準的なはんだ付け方法が使用されます。材質は軟半田（インジウム）と硬半田（金/錫）の両方に対応しています。レーザチップの標準構成は、p側で分離されたエミッタ構造です。ご要望に応じて、外部共振器のアセンブリに低 AR コーティングを使用して、連続的な p 側メタライゼーションと適合したファセット コーティングを備えたレーザー チップをご利用いただけます。

中国の大手ダイオードレーザーメーカーおよびサプライヤーの1つであるBrandnew Technologyは、高品質のレーザーチップを製造し、競争力のある価格で販売する専門工場を持っています。中国製の製品の卸売へようこそ。