Բարձր հզորության կիսահաղորդչային լազերի նախագծման նկատառումներ

Դիզայնի նկատառումներբարձր հզորության կիսահաղորդչային լազեր
Այս հոդվածը համակարգված կերպով կանդրադառնա բարձր հզորության կիսահաղորդիչների նախագծման հիմնական նկատառումներին և իրականացման մեթոդներին։լազերՀիմնվելով «լուսային ծավալը ընդլայնելու, էներգիայի փոխակերպման և ցրման ուղիները օպտիմալացնելու և աղետալի օպտիկական վնասից (COD) խուսափելու միջոցով հզորության վերին սահմանը մեծացնելու» ընդհանուր գաղափարի վրա, իրականացվել է խորը վերլուծություն՝ հաշվի առնելով 9 հիմնական ասպեկտներ.
1. Լայն ճառագայթման տարածք. Լայն տարածքի կառուցվածք ընդունելով (օրինակ՝ ճառագայթման տարածքի լայնությունը W մի քանի միկրոմետրից մինչև 50-200 միկրոմետր մեծացնելով), առավելագույն ելքային հզորությունը կարող է ուղղակիորեն գծային կերպով մեծացվել, ինչը վատտի կամ նույնիսկ տասնյակ վատտերի մակարդակով մեկ խողովակի ելքային հզորություն ստանալու հիմնական մեթոդն է, բայց դա զոհաբերում է ճառագայթի որակը:
2. Երկար խոռոչ. Խոռոչի երկարության մեծացումը էլեկտրական ջեռուցման կատարողականի բարելավման և արդյունավետ ու բարձր հզորության աշխատանքի հասնելու գրավականն է: Դրա էությունը սարքի ջերմային դիմադրության և դիմադրության արդյունավետ նվազեցումն է, դրանով իսկ ակտիվ շրջանի միացման ջերմաստիճանի բարձրացումը զսպելը, հզորության հագեցվածության էֆեկտները նվազեցնելը և ելքային հզորությունն ու արդյունավետությունը բարելավելը:
3. Ալիքատարների և ասիմետրիկ օպտիկական խոռոչների լայնացում. Օպտիկական դաշտի բաշխումը լայնացնելով (օրինակ՝ ասիմետրիկ օպտիկական խոռոչային կառուցվածքների օգտագործմամբ), օպտիկական դաշտի և բարձր կլանման կորստի տարածքների միջև համընկնումը կարող է նվազեցվել, զգալիորեն նվազեցնելով ներքին կորուստները, բարելավելով քվանտային արդյունավետությունը և նվազեցնելով ջերմության առաջացումը: Միևնույն ժամանակ, կարելի է նաև բարելավել ճառագայթի որակը ուղղահայաց ուղղությամբ:
4. Լրացման գործակից. Շերտային սարքերում լցման գործակիցը (լույս արձակող միավորի ընդհանուր լայնության և շերի ընդհանուր լայնության հարաբերակցությունը) ելքային հզորության խտության և ջերմային կառավարման դժվարության միջև հավասարակշռության հիմնական պարամետրն է: Բարձր լցման գործակիցը բերում է բարձր հզորության խտության, բայց պահանջում է չափազանց բարձր ջերմության ցրում, մինչդեռ ցածր լցման գործակիցն ավելի նպաստավոր է ջերմային կառավարման համար և բարելավում է հուսալիությունը:
6. Ծայրային ճակատի պաշտպանության տեխնոլոգիա. Ծայրային ճակատի աղետալի օպտիկական հայելու վնասման (COMD) շեմի բարելավումը հզորության խցանումը հաղթահարելու բանալին է: Հոդվածում մանրամասնորեն քննարկվում են երեք հիմնական տեխնոլոգիաներ.
6.1 Խոռոչի մակերեսի պասիվացում և ծածկույթ. Պասիվացման շերտեր տեղադրելով և բարձր անդրադարձունակության/հականդրադարձնող թաղանթներ ծածկելով, խոռոչի մակերեսի թերությունները պասիվացվում են, ոչ ճառագայթային ռեկոմբինացիան ճնշվում է, և COMD շեմը զգալիորեն բարելավվում է։
6.2 Ոչ կլանող պատուհանի տեխնոլոգիա. Քվանտային հորի հիբրիդացման և այլ տեխնիկաների կիրառում՝ լույսի կլանումը նվազեցնելու և COMD-ն կանխելու համար ծայրային մակերեսին թափանցիկ պատուհանի շրջան ձևավորելու համար։
6.3 Խոռոչի մակերեսին ոչ ներարկման գոտու տեխնոլոգիա. խոռոչի մակերեսին մոտ ներմուծեք հոսանք չներարկող գոտի՝ խոռոչի մակերեսին կրիչի կոնցենտրացիան և ոչ ճառագայթային ռեկոմբինացիան նվազեցնելու համար։
7. Բարձր պայծառության նախագծում. Լայն մակերեսով լազերում ճառագայթի վատ որակի խնդիրը լուծելու համար ներկայացվում են բարձր պայծառության ելք ստանալու երկու տեխնիկա.
7.1. Կոնի կառուցվածք. Առջևի ծայրում նեղ ալիքատարի «սերմնավորման տարածքի» և հետևի ծայրում գտնվող «կոնի ուժեղացման տարածքի» համատեղելով՝ հզորությունը ուժեղացնելու ընթացքում պահպանվում է դիֆրակցիայի սահմանին մոտ ճառագայթի որակը։
7.2 Ռեժիմի կառավարում. Միկրոկառուցվածքների ներմուծում լայն միջակայքում՝ բարձր կարգի լայնակի ռեժիմների կորուստը ընտրողաբար մեծացնելու համար, այդպիսով բարելավելով ճառագայթի որակը։

8. Քվանտային հորատանցքի լարվածության փոխհատուցում և լարվածության փոխհատուցում. Քվանտային հորատանցքի ակտիվ շրջանում լարվածության ներմուծումը կարող է օպտիմալացնել գոտու կառուցվածքը, մեծացնել դիֆերենցիալ ուժեղացումը, դրանով իսկ նվազեցնելով շեմային հոսանքը, բարելավելով արդյունավետությունը և բարելավելով բարձր ջերմաստիճանային բնութագրերը: Լարվածության փոխհատուցման տեխնոլոգիան կանխում է լարվածության և արատների կուտակումը՝ աճեցնելով հակառակ լարվածությամբ պատնեշային շերտեր, ապահովելով նյութի որակը:
9. Ջերմային կառավարման և ցածր լարվածության փաթեթավորման առաջադեմ մեթոդներ. Բարձր հզորության խտության հետևանքով առաջացած ջերմության ցրման մարտահրավերներին ի պատասխան, այս հոդվածը ներկայացնում է ջերմափոխանակիչի նոր նյութեր (օրինակ՝ ադամանդե կոմպոզիտային նյութեր), միկրոալիքային սառեցուցիչներ և փաթեթավորման տեխնոլոգիաներ, որոնք օգտագործում են ցածր լարվածության միջերեսային նյութեր՝ գերբարձր ջերմության ցրման հզորություն ապահովելու և հուսալիությունը բարելավելու համար:
10. Բաշխված ալիքատար. Որպես չիպի մակարդակի ներքին ջերմային կառավարման սխեմա, այս կառուցվածքը ակոսավոր ալիքատարը բաժանում է գրգռման գոտու և պասիվ ջերմության ցրման գոտու խոռոչի երկայնքով, և չիպի ներսում կառուցում է լայնակի ջերմային ալիք՝ ջերմությունը արդյունավետորեն ցրելու համար, կոտրելով ավանդական ջերմության ցրման մեթոդների սահմանափակումները:
Ամփոփագրումը և հեռանկարը նշում են, որ բարձր հզորության նախագծումըկիսահաղորդչային լազերբազմաօբյեկտիվ օպտիմալացման խնդիր է, որը ներառում է էլեկտրաէներգիա, օպտիկա, ջերմադինամիկա և հուսալիություն: Անհրաժեշտ է հասնել լավագույն հավասարակշռությանը լայն ճառագայթման տարածքի, երկար խոռոչի և լայնացված ալիքատարի երեք հիմնական նախագծերի և այն տեխնոլոգիաների միջև, որոնք լուծում են ջերմային կառավարման, ծայրային մակերեսի վնասման և ճառագայթի որակի երեք հիմնական մարտահրավերները: Ապագա կատարողականի հետագա բարելավումը կախված կլինի նոր նյութերի, նոր ֆիզիկական մեխանիզմների և նոր արտադրական գործընթացների մշակումից: