單管芯片集成首次實(shí)現(xiàn)光纖輸出功率超過(guò)4000瓦半導(dǎo)體激光器

　　蘇企自主研發(fā)高功率半導(dǎo)體芯片，在國(guó)際上首次利用單管芯片集成實(shí)現(xiàn)光纖輸出功率超過(guò)4000瓦半導(dǎo)體激光器。

　　6月17日，2016年首批4個(gè)姑蘇領(lǐng)軍人才計(jì)劃重大創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)候選項(xiàng)目公示結(jié)束。來(lái)自蘇州高新區(qū)長(zhǎng)光華芯光電技術(shù)有限公司申報(bào)的“高功率半導(dǎo)體激光芯片及應(yīng)用模塊、系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目榜上有名，其在“一粒米”大小的芯片上能發(fā)出超過(guò)10瓦的光的芯片研發(fā)，走到了世界的前列。

　　在長(zhǎng)光華芯公司大廳里，筆者看到了擁有中國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的“單管芯片”和“集成巴條”。“單管芯片”體積約一粒米大小，但要比米更細(xì)、更薄。“‘單管芯片’已經(jīng)很小了，但它的發(fā)光部分只占了‘單管芯片’的五分之一。也就是說(shuō)，這光就是從一條微縫隙中發(fā)出的，可超過(guò)10瓦。”公司技術(shù)負(fù)責(zé)人向記者筆者介紹，“你設(shè)想一下，在這么細(xì)微的芯片上，要承載高功率、高亮度，還要經(jīng)受住大電流而不被擊穿，實(shí)現(xiàn)電、熱、光之間的轉(zhuǎn)換，有多難?”

　　技術(shù)人員展示所研發(fā)的芯片，左側(cè)是“集成巴條”，右側(cè)為“單管芯片”。

　　芯片全工藝流程都是自主研發(fā)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　事實(shí)上，目前我國(guó)高功率半導(dǎo)體芯片大多要依賴(lài)進(jìn)口，而很多國(guó)家在對(duì)華出口高性能半導(dǎo)體芯片上多有限制。“世界正進(jìn)入‘光制造時(shí)代’，高能激光技術(shù)也正在引領(lǐng)制造業(yè)革命。當(dāng)前國(guó)際半導(dǎo)體激光器技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是要同時(shí)獲得高功率、高亮度、高效率、高可靠性。難點(diǎn)在提高多芯片的指向一致性、降低發(fā)散角、控制芯片內(nèi)部應(yīng)力、提高芯片偏振度及合束效率。”長(zhǎng)光華芯公司負(fù)責(zé)人說(shuō)。

　　長(zhǎng)光華芯團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新，就在于在國(guó)際上首次使用自主創(chuàng)新的分布式載流子注入技術(shù)，解決了半導(dǎo)體激光器在高功率工作條件下的非線性效應(yīng)問(wèn)題，提升了輸出功率，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平;在國(guó)際上首次利用單管芯片集成實(shí)現(xiàn)光纖輸出功率超過(guò)4000瓦半導(dǎo)體激光器，實(shí)現(xiàn)多達(dá)560個(gè)分離單管芯片的合束耦合進(jìn)400微米光纖中。而這樣的成果，從芯片設(shè)計(jì)、外延生長(zhǎng)、器件封裝、模塊、光纖耦合模塊及系統(tǒng)，全工藝流程都是自主研發(fā)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該團(tuán)隊(duì)還先后承擔(dān)了國(guó)家863、973、04等國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)。

　　該團(tuán)隊(duì)還將芯片技術(shù)運(yùn)用在了切割與焊接上，其研發(fā)的半導(dǎo)體激光器切割機(jī)床獲得2015年中國(guó)激光行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)，將半導(dǎo)體激光器切割技術(shù)做到了全國(guó)第一。“過(guò)去的氣體激光器焊接，體積要像一間房子那么大;運(yùn)用我們的高功率半導(dǎo)體激光芯片做成的焊接器，大小就像一個(gè)小冰箱。并且，我們的激光焊接點(diǎn)是平頂?shù)?、溫度是一致的，在焊接中具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。”