Des plaquettes SiC peuvent être proposées pour les recherches sur les convertisseurs de puissance laser. Pour plus d'informations, veuillez vous référer àhttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html. Pour toute question, veuillez contacter notre équipe commerciale avecvictorchan@powerwaywafer.com.

La technologie actuelle de transmission laser haute puissance est confrontée à deux limitations majeures dans l’amélioration de l’efficacité des récepteurs optoélectroniques : la perte d’entropie inhérente associée aux matériaux à faible bande interdite (tels que le GaAs) et la perte de résistance en série qui réduit les performances du dispositif à des densités de puissance élevées. La nouvelle architecture utilisant des matériaux à bande interdite élevée et des convertisseurs de puissance laser (LPC) a été considérée comme une solution alternative pour surmonter ces limitations.

Les chercheurs ont pour la première fois combiné l’utilisation de matériaux à bande interdite élevée et de structures à architecture à hétérostructure épitaxiale verticale (VEHSA) comme deux stratégies visant à améliorer la technologie de transmission laser haute puissance. À cette fin, l’applicabilité des matériaux polycristallins SiC 3C, 4H et 6H en tant que matériaux de base couramment utilisés pour les structures de convertisseurs de puissance laser horizontaux (hLPC) a été explorée. Optimisation de la structure hLPC avec une plage de densité de puissance d'entrée de 1 à 1 000 Wcm^-2. Tous les types polycristallins surpassent les meilleures performances du LPC expérimental actuel, et l'efficacité du hLPC basé sur 3C-SiC est supérieure à celle des autres types polycristallins à toutes les densités de puissance d'entrée testées. Les résultats indiquent que VEHSA fonctionne mieux que la structure hLPC dans toutes les plages de puissance d'entrée, en raison de la diminution du courant, ce qui peut augmenter la hauteur de ces dispositifs et absorber des faisceaux plus grands que la structure hLPC. Dans la structure hLPC, la longueur de diffusion des porteurs de charge est l'un des principaux facteurs limitants. De plus, augmenter le nombre de batteries VEHSA peut également réduire les pertes provoquées par l’effet Joule. À des densités de puissance laser élevées, le VEHSA avec 2 batteries est affecté par des pertes de résistance en série. Par rapport au VEHSA avec 4 batteries, le rendement diminue de 1,6% et 3,6% à 1000 W cm^-2et 3000 W cm^-2, respectivement. Cependant, à ces densités de puissance laser, l’efficacité du VEHSA avec 2 batteries est respectivement de 5 % et 11,3 % supérieure à celle du hLPC. À 3000 W cm cm^-2, le rendement du VEHSA avec 4 batteries est de 87,4 %.

Fig. 1 Relation entre l'efficacité et la température de trois matériaux polytype hLPC SiC optimisés sous 1 000 W cm^-2condition

Fig. 2 Relation entre l'efficacité et la densité de puissance d'entrée (Pin) des dispositifs basés sur 3C-SiC utilisant l'architecture hLPC et VEHSA avec 2, 3 et 4 batteries. Cela inclut le dispositif expérimental GaAs VEHSA-5 avec les meilleures performances.

Il convient de noter que l'adoption future de la technologie de transmission laser haute puissance pourrait se heurter à des défis, tels que la nécessité d'une ligne droite entre la source laser et la cible (à moins d'utiliser des fibres optiques), l'atténuation élevée de la puissance laser qui peut exister dans les médias. tels que l'air (inférieur au LPC traditionnel à base d'arséniure de gallium dans SiC), et l'impact de l'utilisation de lasers haute puissance fonctionnant dans des environnements de lumière visible sur la sécurité oculaire (qui peut être résolu par un arrêt automatique personnalisé du laser et des systèmes de réduction automatique de puissance).

Bien que les performances du véritable LPC basé sur SiC puissent être affectées par des problèmes de fabrication, les résultats affichés indiquent que la combinaison de l'architecture 3C-SiC et VEHSA est un complément bénéfique, ouvrant une voie prometteuse pour une transmission efficace d'une densité de puissance laser ultra-élevée. . La technologie proposée a créé un nouveau changement de paradigme qui peut transmettre une densité de puissance allant jusqu'à kilowatts par centimètre carré sur de longues distances via des médias tels que l'atmosphère terrestre (qui fournit de l'énergie aux drones aériens, aux capteurs à distance et aux robots), l'eau (pour les véhicules autonomes sous-marins). ), ou l’espace extra-atmosphérique (pour les rovers et les satellites).

Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par email àvictorchan@powerwaywafer.cometpowerwaymaterial@gmail.com.