科研突破：室温连续运行的无冷却砷化镓激光器近在咫尺

"无须冷却的注入式激光器即将实现连续运转" 无须冷却的注入式激光器的研发标志着科技的重大进步，尤其是对于半导体激光器领域的创新。这种激光器有望在不久的将来实现室温下的连续运行，摆脱了对冷却系统的依赖，从而提升了其便携性和经济性。 在半导体激光器中，尤其是注入式激光器，一个主要挑战是由于阈值电流导致的发热问题。阈值电流是指激光器开始产生激光效应所需的最小电流。当电流增加以达到这个阈值时，激光器内部会产生大量热量，这会降低器件的效率，并可能导致二极管过热损坏。为了解决这个问题，科研人员通过优化材料纯度和改进器件制造工艺来降低阈值电流。 材料纯度的提高和外延技术的应用是关键策略。使用更纯净的砷化镓材料可以增强激光器的功率和效率。外延技术则允许在半导体基片上生长一层高质量的薄膜，形成均匀且平整的p-n结，这有助于显著降低阈值电流，可能降低至原来的1%至0.1%。 此外，减小二极管的热阻也是降低工作温度的关键。通过制作更薄的半导体层，可以减少热量传导的阻力，使得激光器在工作时能更好地散热，从而延长其使用寿命。 目前，已经取得了显著的进步，室温下运行的注入式激光器的阈值电流已降至4安培，目标是进一步降低至0.5安培。在更低的液氮温度下，阈值电流甚至可以达到0.1至0.7安培的水平。 注入式激光器之所以受到广泛关注，是因为它们相对于气体激光器具有一系列优势。它们价格便宜、结构坚固、体积小、效率高，并且易于通过电源进行调制。此外，它们可以无缝集成到晶体管脉冲电路和微电子技术中。较低的阈值电流意味着可以使用成本较低的功率晶体管脉冲振荡器来驱动激光器，无需复杂的冷却系统和昂贵的脉冲源。 至于为何专注于砷化镓材料，主要是因为砷化镓激光器在辐射特性、效率和适应性方面表现出色。其广泛应用于光纤通信、光存储、激光打印、医学成像以及各种工业加工等领域。随着研究的不断深入，注入式砷化镓激光器的性能将持续提升，有望在未来的科技应用中发挥更大的作用。