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題目: 高功率雷射二極體 指導老師:方信普 班級:四技微電三甲 學生:曾治中(4973A027) 蔡杲樺(4973A037) 現今光電產業，雷射二極體(laser diode)是相當 重要的關鍵性元件，尤其在數位多功能光碟(DVD) 相關三C產品的應用上。AlGaInP（磷化鋁銦鎵)材料 製作成雷射二極體可在635-680 nm波段發光，10 mW以下的低操作功率雷射二極體主要用於雷射指 示器、條碼閱讀機、量測對準、及唯讀型光資訊存 取系統上，如DVD-ROM 或DVD-Video的應用；而 操作功率在30~100 mW的雷射二極體則用於可讀寫 型存取系統，由於高功率AlGaInP雷射二極體的製 作良率不高，且功率仍不夠高到足以製作更高速燒 錄機， 因此仍是各競爭商家的開發重點。 雷射二極體(laser diode)或稱半導體雷射 (semiconductor laser)具有體積小、耗電少、反應 快、耐衝撞、壽命長、效率高及價格低等優點， 於光電系統產品中應用範圍十分廣泛；由於製作 精細，技術層次高, 生產設備昂貴, 元件價格卻低 廉, 因此，由光電產業整體視之，雷射二極體是 極重要的關鍵性元件。 雷射二極體(laser diode)是某些發光效率特別 好的二極體加上光學的共振腔形成，體積比傳 統的固態雷射或氣體雷射小很多，例如一個 5 mW 的紅光雷射二極體晶片大小約 0.3×0.3×0.1 mm3，而同功率的氦氖雷射則約有 3 cm直徑、 30 cm長。現在雷射二極體廣泛用在光纖通訊、 光碟的讀寫、及測距等. 雷射二極體(LD)又簡稱為半導體雷射，其原理 與發光二極體(LED)十分相似，不同的是，雷射二 極體將其利用激發放射(stimulated emission)的方式 發光，所發展出來的雷射強度遠優於LED。 也因為雷射二極體具有集中性、高功率等特性， 被業界廣泛的運用在民生消費、資訊、通訊等各 個領域中，當中又以光儲存的 部分用量最大，而市值最大則屬光通 訊領域。 動力紅光面膜儀，是採用數千顆高亮度 （High Brightness）的發光二極體（LED）所組成 的紅光光罩。在光線治療中，紅光頻譜是生物刺 激（Biostimulation）活性最強的，對皮膚的效應 也最佳。而發光二極體所發出的光線純度優良， 加上採用的是最高功率的高亮度晶體，因此效果 自然非常顯著。除了「動力紅光面膜儀」照射外， 我們再以超音波導入活性物質，讓皮膚細胞提高 能階，並快速吸收，達到暗沉及老化肌膚年輕化 的效果。 治療對象： 皮膚暗沉、痘疤、細紋 、黑眼圈、皮膚老化。 雷射雕刻機： DPS系列高功率二極體雷射雕刻機可以達到 高能量雷射輸出功率和精細光束質量的最好平衡。 系統設計一體化，全罩式的雷射腔體，冷卻系統 採用水溫流量多路複式反饋控制系統，保證了系 統的可靠運行與雕刻速度。雷射模組採用自主創 新最新陶瓷反射激勵方式，壽命長，性能穩定， 更換成本低。 產品特色： 1.雷射功率高，雕刻速度快。 2.冷卻水溫控制精度高，保證雷射雷射輸出極 穩定。 3.全罩式雷射腔體設計，保證雷射頭安全運作， 免維護週期長。 4.耗能少，運行成本低。 5.強大用戶應用軟體，中文介面，功能齊備， 操作簡便。 6.通用自動化雷射工作平台，手動Z軸工作平台。 7.根據用戶的不同要求，可提供多種不同級別 的二極體模組。 電腦配合全新中文化操控軟體： 1.支援點陣和向量雕刻方式。 2.支援圖形和文字編輯功能：支援世界各國文 字和字體的編輯。 雕刻圖檔可任意分解，自由排列、組合。圖形合併 處理功能。 3.通用和專用條碼、二維碼。 產品應用領域： 可雕刻金屬及多種非金屬材料，特別適合應用 於要求精細度高之產品。應用於電子元件、五金製 品、工具配件、集成電路(IC)、手機通訊、禮贈品類、 塑膠按鍵、汽車配件、PVC管材、醫療器材等。適 合雕刻材料：普通金屬及合金(鐵、銅、鋁、鎂、鋅 等所有金屬)，稀有金屬及合金(金、銀、鈦)，金屬 氧化物，特殊表面處理(磷化、鋁陽極化、電鍍表面)， ABS料，油墨，環氧樹脂等。 半導體製造商ROHM股份有限公司（總公司位 於日本京都市）推出雷射印表機用，擁有優異溫度特 性的窄發光點間距（28μm）的雙光束紅外線雷射二 極體「RLD2BPNK3」。此產品已於2009年2月開始樣 品出貨（樣品價格：2,000日圓），預定在2010年1月 以月產50萬顆的規模投入量產。 對於追求高速列印的雷射印表機而言，使用數 個雷射光對雷射印表機的感光鼓曝光，讓列印速度提 升為2倍或4倍的雙光束或四光束的雷射二極體漸為主 流。為了追求高細緻度的列印品質對於雷射光發光點 的間距也被要求在30μm以下。 但是一般雷射發光點間距較窄時容易 受到相鄰的雷射二極體動作時所產生的 熱影響而無法擁有穩定的元件特性。 ROHM研發出相鄰元件不易受熱影響的窄發光點 間距(28μm)雙光束紅外線雷射二極體「RLD2BPNK3」。 為了讓元件達到優異的溫度特性，ROHM採用獨創結構， 達到能在高溫操作下，成功地大幅抑制從活性層的載 子溢流。因此，Tc（外殼溫度）在從25oC提升到60oC 的情形下，6mW工作電流的變化量與其他產品的上升 33%相比，「RLD2BPNK3」成功地抑制在6%左右。因 為優異的溫度特性，高溫工作時的下降(DROOP)特性及 熱干擾(Thermal Crosstalk)也較傳統產品優異。因此即使 在高溫環境下也能穩定運作，提供雷射印表機高速且 細緻列印品質。 ROHM今後仍將縟力於雷射印表機用雙光束﹑四 光束雷射二極體的研發，並繼續充實光碟機及感測器 用雷射二極體產品陣容。 價格:2000000 NT＄ / 組 簡要說明: 高功率二極體雷射雕刻 機可達高能量雷射輸出功 率和精細光束質量的最好 平衡。系統設計一體化， 全罩式的雷射腔體，冷卻 系統採用水溫流量多路複 式反饋控制系統，穩固系 統的可靠運行與雕刻速度。 壽命長 性能穩定 更換成本低 固態雷射（solid state-laser）是以固體物質為 雷射激發材料的雷射，例如紅寶石雷射。 雷射的應用舉例： (1) 雷射切削 如圖所示，由雷射棒聚集大量的能量而射出 放大的雷射光，經透鏡的作 用而聚焦於加工物上，以熔 解或蒸發的方式來進行切削 工作。 (2) 光纖通信 如圖所示，以半導體雷射取代振盪器，以光纖 取代傳統的電纜。傳送時先將信號轉換成電氣信號， 再將電氣信號轉換成隨著電訊信號變化的雷射光束。 利用光纖將此雷射光束傳到遠方，再由遠方使用感光 器接收，轉換成原來信號。 聯鈞光電座落於台灣省台北縣中和市 , 主 要製造先進電子光電零組件 , 供給光儲存及 光通訊產業使用。除了穩定提供雷射產給品 給工業用途的客人 , 多年來聯鈞光電也成功 地提供 EMS (Electronic Manufacturing Service) 服務給日本半導體雷射大廠 , 尤其是寫入式 DVD 之高功率雷射二極體。