Se pueden ofrecer obleas de SiC para investigaciones de convertidores de potencia láser; información adicional consultehttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html. Cualquier duda póngase en contacto con nuestro equipo comercial convictorchan@powerwaywafer.com.

La actual tecnología de transmisión láser de alta potencia enfrenta dos limitaciones importantes para mejorar la eficiencia de los receptores optoelectrónicos: la pérdida de entropía inherente asociada con materiales de banda prohibida baja (como GaAs) y la pérdida de resistencia en serie que reduce el rendimiento del dispositivo a altas densidades de potencia. La nueva arquitectura que utiliza materiales de banda prohibida alta y convertidores de potencia láser (LPC) se ha considerado una solución alternativa para superar estas limitaciones.

Los investigadores han combinado por primera vez el uso de materiales de banda prohibida alta y estructuras de arquitectura de heteroestructura epitaxial vertical (VEHSA) como dos estrategias para mejorar la tecnología de transmisión láser de alta potencia. Con este fin, se exploró la aplicabilidad de materiales policristalinos de SiC 3C, 4H y 6H como materiales básicos comúnmente utilizados para estructuras de convertidores de potencia láser horizontales (hLPC). Se optimizó la estructura hLPC con un rango de densidad de potencia de entrada de 1-1000 Wcm.^-2. Todos los tipos policristalinos superan el mejor rendimiento del LPC experimental actual, y la eficiencia del hLPC basado en 3C-SiC es mayor que la de otros tipos policristalinos en todas las densidades de potencia de entrada probadas. Los resultados indican que VEHSA se desempeña mejor que la estructura hLPC en todos los rangos de potencia de entrada, debido a la disminución de la corriente, lo que puede aumentar la altura de estos dispositivos y absorber haces más grandes que la estructura hLPC. En la estructura hLPC, la longitud de difusión de los portadores de carga es uno de los principales factores limitantes. Además, aumentar el número de baterías VEHSA también puede reducir las pérdidas provocadas por el efecto Joule. A altas densidades de potencia del láser, VEHSA con 2 baterías se ve afectado por pérdidas de resistencia en serie. En comparación con VEHSA con 4 baterías, la eficiencia disminuye un 1,6% y un 3,6% a 1000 W cm^-2y 3000 W cm^-2, respectivamente. Sin embargo, con estas densidades de potencia del láser, la eficiencia de VEHSA con 2 baterías es un 5% y un 11,3% mayor que la de hLPC, respectivamente. A 3000 W·cm·cm^-2, la eficiencia de VEHSA con 4 baterías es del 87,4%.

Fig. 1 Relación entre eficiencia y temperatura de tres materiales politipo hLPC SiC optimizados por debajo de 1000 W cm^-2condición

Fig. 2 Relación entre eficiencia y densidad de potencia de entrada (Pin) de dispositivos basados ​​en 3C-SiC que utilizan arquitectura hLPC y VEHSA con 2, 3 y 4 baterías. Esto incluye el dispositivo experimental GaAs VEHSA-5 con el mejor rendimiento.

Vale la pena señalar que la adopción futura de tecnología de transmisión láser de alta potencia puede enfrentar desafíos, como la necesidad de una línea recta desde la fuente del láser hasta el objetivo (a menos que se use fibra óptica), la alta atenuación de la potencia del láser que puede existir en los medios. como el aire (menor que el LPC tradicional a base de arseniuro de galio en SiC) y el impacto del uso de láseres de alta potencia que funcionan en entornos de luz visible en la seguridad ocular (que se puede abordar mediante sistemas personalizados de apagado automático del láser y reducción automática de potencia).

Aunque el rendimiento del verdadero LPC basado en SiC puede verse afectado por problemas de fabricación, los resultados mostrados indican que la combinación de la arquitectura 3C-SiC y VEHSA es un complemento beneficioso, que abre un camino prometedor para la transmisión eficiente de densidad de potencia láser ultraalta. . La tecnología propuesta ha creado un nuevo cambio de paradigma que puede transmitir una densidad de potencia de hasta kilovatios por centímetro cuadrado a largas distancias a través de medios como la atmósfera terrestre (que proporciona energía para drones aéreos, sensores remotos y robots), el agua (para vehículos autónomos submarinos). ), o el espacio exterior (para rovers y satélites).

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