Компания Ricoh разработала высокомощный модуль VCSEL — новый полупроводниковый лазер

Компания Ricoh, один из ведущих мировых поставщиков печатной техники и решений для документооборота, объявила о создании высокомощного модуля полупроводникового лазера по технологии VCSEL, сопряженного с оптоволокном и работающего в диапазоне 808 нм. Например, его можно использовать в системах зажигания двигателей.

Мощный модуль VCSEL отличается тремя технологическими новшествами — высоким КПД на выходе, компактным дизайном и стабильностью длины волны при изменении температуры. Компания Ricoh применяет технологию VCSEL (лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором1) в своих новых устройствах, уже существующих на рынке, в том числе в источнике оптического излучения для промышленных печатных устройств.

Новая разработка Ricoh позволила повысить отдачу люминесценции элементов VCSEL, а также добиться высокой степени интеграции светоизлучающих каналов, тем самым значительно увеличивая выходную мощность лазерной матрицы. Кроме того, улучшение рассеяния тепла для всего модуля позволило добиться выхода большого уровня энергии, требуемого для источника оптического излучения кристалла лазера в свечах лазерного зажигания. Такой тип свечи зажигания рассматривается как средство поджига газа в комбинированных энергетических установках, а также в другом оборудовании 2 (квазинепрерывный волновой режим работы: 200 Вт).

Технологические преимущества сверхмощного модуля VCSEL:

• Высокий энергетический показатель. Выходная мощность одной матрицы VCSEL составляет 310 Вт, а с присоединенным оптоволоконным выходным модулем – 200 Вт, что позволяет достичь недостижимрй ранее выходной мощности модуля VCSEL, сопряженного с оптоволокном*3.
• Компактные размеры благодаря сопряжению с решеткой микролинз. В модуле VCSEL, реализованном на одном кристалле, применяется матрица VCSEL с большим количеством светоизлучающих каналов на ее поверхности, а также микролинзовая решетка (MLA), объединяющая линзы для каждого светоизлучающего канала. В результате модуль VCSEL более компактен благодаря меньшему количеству компонентов по сравнению с модулями на основе традиционных торцевых лазеров.
• Стабильность длины волны при изменении температуры. Структура VCSEL позволяет добиться исключительной стабильности длины волны при различных температурах, обеспечивая примерно большую в десять раз стабильность длины волны в зависимости от температуры по сравнению с традиционными торцевыми лазерами. При накачке твердотельного лазера, используемого в таких устройствах, как лазерные кристаллы или лазерные свечи зажигания, стабильность длины волны возбуждающего света крайне важна для стабильности выходной мощности. Благодаря вышеупомянутой стабильности длины волны не требуется высокоточный блок контроля температуры, что позволяет уменьшить размер модуля VCSEL.

Кроме этих технологических изменений, компании Ricoh удалось объединить уникальные оптические технологии для использования в лазерных устройствах и модулях различных приборов.

Компания Ricoh также стремится расширить сферы применения, например, в станках лазерной обработки, технологиях обработки поверхностей, таких как, лазерное структурирование, нетермической обработки и зондирования, а также при разработке других способов применения.

1. VCSEL — это тип полупроводникового лазерного устройства, также называемый лазер с поверхностным излучением. По сравнению с традиционными торцевыми полупроводниковыми лазерными элементами устройства на базе VCSEL проще производить, использовать и устанавливать. Устройства на базе VCSEL отличаются высокой надежностью вследствие отсутствия отклонений в работе, вызванных повреждением поверхности лазерным пучком, — даже при высокой выходной нагрузке.

2. Эта разработка получила частичную поддержку по Программе развития стратегических инновационных технологий по энергосбережению, учрежденной организацией по разработке новых энергетических и промышленных технологий NEDO.

3. Условия питания: широта импульса: 500 μs, частота повторения: 20 Гц.