4000W以上半导体激光器设计制造技术

发文日期:2017-04-12 发文来源:本站原创 发文者:本站编辑

技术需求分类:光机电一体化

技术需求详述(包括技术、经济指标):

技术需求详述

1.驱动电流

一般情况下,半导体激光器的发光波长随温度发生变化,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。另外,当正向电流流经pn结,发热性损耗使结区产生温升,在室温附近,温度每升高1℃,半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右,封装散热;时保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数半导体激光器的驱动电流需要限制在一定范围内。

2.决定波长的因素

半导体光电器件的工作波长是和制作器件所用的半导体材料的种类相关的。半导体材料中存在着导带和价带,导带上面可以让电子自由运动,而价带下面可以让空穴自由运动,导带和价带之间隔着一条禁带,当电子吸收了光的能量从价带跳跃到导带中去时,就把光的能量变成了电,而带有电能的电子从导带跳回价带,又可以把电的能量变成光,这时材料禁带的宽度就决定了光电器件的工作波长。材料科学的发展使我们能采用能带工程对半导体材料的能带进行各种精巧的裁剪,使之能满足我们的各种需要并为我们做更多的事情,也能使半导体光电器件的工作波长突破材料禁带宽度的限制扩展到更宽的范围。

3.发光部分

半导体激光器的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯,当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时,就会发出可见光,紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的,即向各个方向发射有相同的几率,因此,并不是管芯产生的所有光都可以释放出来,这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料,应用要求提高半导体激光器的内、外部量子效率。常规半导体激光器封装是将边正方形管芯粘结或烧结在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条管脚相连,负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状,有这样几种作用:保护管芯等不受外界侵蚀;采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂),起透镜或漫射透镜功能,控制光的发散角;管芯折射率与空气折射率相关太大,致使管芯内部的全反射临界角很小,其有源层产生的光只有小部分被取出,大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收,易发生全反射导致过多光损失,选用相应折射率的环氧树脂作过渡,提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性,绝缘性,机械强度,对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料,封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的,发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜,可使光集中到半导体激光器的轴线方向,相应的视角较小;如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型,其相应视角将增大。

4.通信方式

我们主要采用光纤通信的方式,这也是半导体激光可预见的最重要的应用领域,光纤通信技术(optical fiber communications)从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。我们采用组成PROFIBUS现场总线技术,PROFIBUS,是一种国际化.开放式.不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时,所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

经济技术指标:  

半导体激光器的常用参数可分为:波长、阈值电流Ith 、工作电流Iop 、垂直发散角θ⊥、水平发散角θ∥、监控电流Im。

1.波长:即激光管工作波长,目前可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、激光二极管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。

2.阈值电流Ith :即激光管开始产生激光振荡的电流,对一般小功率激光管而言,其值约在数十毫安,具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。

3.工作电流Iop :即激光管达到额定输出功率时的驱动电流,此值对于设计调试激光驱动电流较重要。

4.垂直发散角θ⊥:激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度,一般在15˚~40˚左右。

5.水平发散角θ∥:激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度,一般在6˚~ 10˚左右。

6.监控电流Im :即激光管在额定输出功率时,在PIN管上流过的电流。

预期经济指标年产值可达人民币100,000,000.00元。

现有状(技术人员、仪器设备、资金额度):

长春大正博凯汽车设备有限公司专门从事汽车制造生产的设计、系统集成、安装、调试和陪伴生产,是服务于车身焊装生产线和动力总成系统的供应商之一。公司核心技术有:机器人滚边压合技术、自动控制技术、机器人模拟仿真技术、模具设计技术、数字化工厂设计技术;主要产品有:机器人抓持器、高速滚床、销售服务网络覆盖长春、上海、成都、佛山等地,近年来,市场占有率一直保持持续上升状态,产值、销售收入及缴税总额实现了连续增长。2009年企企业被认定为软件企业,通过ISO9001:2008质量管理体系认证,具有20余专利,并获得知识产权示范企业荣誉称号,2012年通过高新技术企业认证,2013年被评为优秀高新技术企业、百户创新型中小企业,省级技术创新中心。

合作方式:引进先进技术或设备 合资入股 聘请专家来工作 信息交流、技术咨询  

项目起止日期:2013年12月09日至2014年01月08日

提供企业:长春大正博凯汽车设备有限公司

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