Avec le développement continu du LiDAR, le marché mondial des lasers à semi-conducteurs de 905 nm s'est progressivement élargi. Selon le Rapport de prévision sur la recherche de marché approfondie et le développement de l'industrie des puces laser de 905 nm en Chine 2025–2030 publié par le NewSight Industry Research Center, les lasers à semi-conducteurs de 905 nm sont largement utilisés dans le LiDAR en raison de leur faible coût et de leur performance fiable. En tant que principal fabricant national de lasers à semi-conducteurs de 905 nm, Erdi considère l'avancement technologique dans ce domaine comme l'une de ses priorités de développement. Cet article présente principalement le rôle de la spectroscopie dans l'avancement de la technologie des lasers à semi-conducteurs.
1. Principes techniques
La spectroscopie est une discipline qui étudie l'interaction entre la lumière et la matière. En examinant la structure de bande d'énergie des matériaux semi-conducteurs et le processus de recombinaison électron-trou, elle révèle que la génération de lasers à semi-conducteurs est fondamentalement entraînée par l'injection de courant dans un matériau semi-conducteur. Cela provoque la transition des électrons de la bande de conduction à la bande de valence, où ils se recombinent avec des trous, libérant de l'énergie et émettant des photons. L'analyse spectrale peut déterminer la relation entre l'épaisseur du puits quantique, la composition et la longueur d'onde d'émission, permettant ainsi un réglage précis de la longueur d'onde du laser à environ 905 nm et guidant la conception optimisée des structures de puits quantiques pour les lasers à semi-conducteurs de 905 nm.
2. Recherche de soutien sur la concentration de dopage et le transport de porteurs
La spectroscopie, combinée aux mesures de l'effet Hall, peut être utilisée pour étudier comment la concentration de dopage affecte la densité de porteurs, la mobilité et l'efficacité de recombinaison. Plus précisément, la détection spectrale peut surveiller l'intensité de luminescence et la densité de courant seuil sous divers niveaux de dopage, aidant à identifier les schémas de dopage optimaux. Cela réduit le courant seuil et améliore l'efficacité des lasers à semi-conducteurs.
3. Assurer la stabilité de la longueur d'onde du laser
Les spectromètres peuvent mesurer avec précision la longueur d'onde de sortie du laser pour s'assurer qu'elle reste dans la plage de 905 nm ± 5 nm, satisfaisant ainsi les exigences de compatibilité de longueur d'onde des systèmes LiDAR. De plus, la spectroscopie peut analyser les modes laser et les largeurs de ligne pour améliorer la résolution de distance et la capacité anti-interférence dans le LiDAR. Elle permet également un suivi à long terme de paramètres tels que le dérive de longueur d'onde et la dégradation de puissance, fournissant des données essentielles pour évaluer la durée de vie du laser et guider l'entretien.
4. Améliorer l'adaptabilité du système LiDAR
Le laser à semi-conducteurs de 905 nm fonctionne dans la bande proche infrarouge, où l'interférence de la lumière du soleil peut être minimisée à l'aide de filtres optiques à bande étroite. La spectroscopie peut évaluer le chevauchement entre le spectre solaire et le spectre d'émission du laser pour optimiser la conception des filtres et améliorer le rapport signal sur bruit. De plus, les lasers de 905 nm doivent correspondre à la plage de réponse spectrale des détecteurs InGaAs. Les détecteurs spectroscopiques peuvent mesurer les courbes d'efficacité quantique pour garantir un alignement spectral, améliorant ainsi l'efficacité globale de détection.
5. Optimiser la conception structurelle des lasers à semi-conducteurs
La spectroscopie peut analyser les modes de cavité verticale et l'uniformité de longueur d'onde des VCSEL (lasers à émission de surface à cavité verticale). En ajustant l'épaisseur périodique et l'indice de réfraction des réflecteurs Bragg distribués (DBR), les concepteurs peuvent obtenir une sortie en mode unique et une haute densité de puissance dans les VCSEL de 905 nm. De plus, la recherche sur les transitions interbandes dans les puits quantiques—soutenue par la spectroscopie—fournit des orientations théoriques pour concevoir de nouveaux lasers à cascade quantique (QCL) dans le proche infrarouge, facilitant le développement de lasers à semi-conducteurs à longueur d'onde plus longue.
Conclusion
Il est évident que la spectroscopie joue un rôle vital dans la conception, l'optimisation des performances et l'expansion des applications des lasers à semi-conducteurs. Elle sert de technologie fondamentale pour faire avancer l'ingénierie et la mise en œuvre des lasers à semi-conducteurs de 905 nm. À l'avenir, à mesure que les technologies de spectroscopie continueront d'évoluer, les lasers à semi-conducteurs de 905 nm devraient réaliser de nouvelles percées dans des domaines tels que la densité de puissance et l'intégration—poussant le LiDAR vers des applications encore plus avancées.
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