单管芯片集成首次实现光纤输出功率超过4000瓦半导体激光器

　　苏企自主研发高功率半导体芯片，在国际上首次利用单管芯片集成实现光纤输出功率超过4000瓦半导体激光器。

　　6月17日，2016年首批4个姑苏领军人才计划重大创新团队候选项目公示结束。来自苏州高新区长光华芯光电技术有限公司申报的“高功率半导体激光芯片及应用模块、系统的研发及产业化”项目榜上有名，其在“一粒米”大小的芯片上能发出超过10瓦的光的芯片研发，走到了世界的前列。

　　在长光华芯公司大厅里，笔者看到了拥有中国完全自主知识产权、达到国际先进水平的“单管芯片”和“集成巴条”。“单管芯片”体积约一粒米大小，但要比米更细、更薄。“‘单管芯片’已经很小了，但它的发光部分只占了‘单管芯片’的五分之一。也就是说，这光就是从一条微缝隙中发出的，可超过10瓦。”公司技术负责人向记者笔者介绍，“你设想一下，在这么细微的芯片上，要承载高功率、高亮度，还要经受住大电流而不被击穿，实现电、热、光之间的转换，有多难？”

技术人员展示所研发的芯片，左侧是“集成巴条”，右侧为“单管芯片”。

芯片全工艺流程都是自主研发，拥有完全自主知识产权。

　　事实上，目前我国高功率半导体芯片大多要依赖进口，而很多国家在对华出口高性能半导体芯片上多有限制。“世界正进入‘光制造时代’，高能激光技术也正在引领制造业革命。当前国际半导体激光器技术发展的趋势是要同时获得高功率、高亮度、高效率、高可靠性。难点在提高多芯片的指向一致性、降低发散角、控制芯片内部应力、提高芯片偏振度及合束效率。”长光华芯公司负责人说。

　　长光华芯团队的创新，就在于在国际上首次使用自主创新的分布式载流子注入技术，解决了半导体激光器在高功率工作条件下的非线性效应问题，提升了输出功率，达到了国际领先水平；在国际上首次利用单管芯片集成实现光纤输出功率超过4000瓦半导体激光器，实现多达560个分离单管芯片的合束耦合进400微米光纤中。而这样的成果，从芯片设计、外延生长、器件封装、模块、光纤耦合模块及系统，全工艺流程都是自主研发，拥有完全自主知识产权。该团队还先后承担了国家863、973、04等国家重大专项。

　　该团队还将芯片技术运用在了切割与焊接上，其研发的半导体激光器切割机床获得2015年中国激光行业技术创新奖，将半导体激光器切割技术做到了全国第一。“过去的气体激光器焊接，体积要像一间房子那么大；运用我们的高功率半导体激光芯片做成的焊接器，大小就像一个小冰箱。并且，我们的激光焊接点是平顶的、温度是一致的，在焊接中具有无与伦比的优势。”