單管芯片集成首次實現(xiàn)光纖輸出功率超過4000瓦半導體激光器

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

　　6月17日，2016年首批4個姑蘇領軍人才計劃重大創(chuàng)新團隊候選項目公示結束。來自蘇州高新區(qū)長光華芯光電技術有限公司申報的“高功率半導體激光芯片及應用模塊、系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目榜上有名，其在“一粒米”大小的芯片上能發(fā)出超過10瓦的光的芯片研發(fā)，走到了世界的前列。

　　在長光華芯公司大廳里，筆者看到了擁有中國完全自主知識產(chǎn)權、達到國際先進水平的“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、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，這光就是從一條微縫隙中發(fā)出的，可超過10瓦。”公司技術負責人向記者筆者介紹，“你設想一下，在這么細微的芯片上，要承載高功率、高亮度，還要經(jīng)受住大電流而不被擊穿，實現(xiàn)電、熱、光之間的轉換，有多難?”

　　技術人員展示所研發(fā)的芯片，左側是“集成巴條”，右側為“單管芯片”。

　　芯片全工藝流程都是自主研發(fā)，擁有完全自主知識產(chǎn)權。

　　事實上，目前我國高功率半導體芯片大多要依賴進口，而很多國家在對華出口高性能半導體芯片上多有限制。“世界正進入‘光制造時代’，高能激光技術也正在引領制造業(yè)革命。當前國際半導體激光器技術發(fā)展的趨勢是要同時獲得高功率、高亮度、高效率、高可靠性。難點在提高多芯片的指向一致性、降低發(fā)散角、控制芯片內(nèi)部應力、提高芯片偏振度及合束效率。”長光華芯公司負責人說。

　　長光華芯團隊的創(chuàng)新，就在于在國際上首次使用自主創(chuàng)新的分布式載流子注入技術，解決了半導體激光器在高功率工作條件下的非線性效應問題，提升了輸出功率，達到了國際領先水平;在國際上首次利用單管芯片集成實現(xiàn)光纖輸出功率超過4000瓦半導體激光器，實現(xiàn)多達560個分離單管芯片的合束耦合進400微米光纖中。而這樣的成果，從芯片設計、外延生長、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)，擁有完全自主知識產(chǎn)權。該團隊還先后承擔了國家863、973、04等國家重大專項。

　　該團隊還將芯片技術運用在了切割與焊接上，其研發(fā)的半導體激光器切割機床獲得2015年中國激光行業(yè)技術創(chuàng)新獎，將半導體激光器切割技術做到了全國第一。“過去的氣體激光器焊接，體積要像一間房子那么大;運用我們的高功率半導體激光芯片做成的焊接器，大小就像一個小冰箱。并且，我們的激光焊接點是平頂?shù)?、溫度是一致的，在焊接中具有無與倫比的優(yōu)勢。”