باناسونيك تطور أول*1 ليزر أزرق بنفسجي لأشباه الموصلات ذات الموجة المستمرة عالية التيار باستطاعة 4.5 واط

 أعلنت اليوم شركة "باناسونيك" عن تطوير ليزر شبه موصل ذو لون أزرق بنفسجي، بمخرج تيار باستطاعة 4.5 واط، وهو أعلى بمعدل مرة ونصف بالمقارنة مع أشباه الموصلات التقليدية حتى في درجة حرارة 60 مئوية، وهي درجة الحرارة القصوى لليزر بشكلٍ عام. كما ويمكن لليزر الجديد إصدار تذبذبات بكفاءة تحويلية عالية الطاقة، وهي أعلى بمعدل 1.2 مرة بالمقارنة مع أجهزة الليزر التقليدية. وما كان ذلك ليكون ممكناً لولا تقنية التغليف الثنائي للتدفق الحراري الفريدة من نوعها، والتي تحسّن تبديد الحرارة. وسيسهم صمام الليزر المطوّر حديثاً في أنظمة تطبيقات الليزر مثل إنارة السيارات والإنارة الصناعية بالإضافة إلى الآلات والمعدات، وذلك بتصغير حجمها وخفض استهلاكها للتيار.

وبشكلٍ عام، ينخفض التيار الناتج لليزر أشباه الموصلات مع ارتفاع درجة حرارة شريحة الليزر. وبالإضافة إلى ذلك، وبما أن درجة الحرارة تمثّل العامل الحاسم لمدى موثوقية صمام الليزر (نظراً لأن موثوقية وظيفية صمام الليزر تعتمد على درجة حرارة شريحة الليزر)، فإن الضوء الفعلي الناتج والممكن استخدامه في التطبيقات العملية يكون محدوداً بدرجة حرارة شريحة الليزر. وتبدد أجهزة الليزر التقليدية باللون الأزرق البنفسجي الحرارة من جهة واحدة فقط من شريحة الليزر، ما يتسبب في رفع درجة حرارة الشريحة ويحد التيار الناتج إلى حوالي 3 واط فقط. وتحتاج أنظمة الليزر التي تتطلب مخرج تيار باستطاعة عشرات الواطات عدداً ضخماً من صمامات الليزر، ما يعني توليد المزيد من الحرارة، ما يتطلب بالتالي ماصات حرارة أكبر. ولتجاوز هذا التحدي، تتطلب صمامات الليزر الأحادية كفاءةً أعلى وناتجاً أكبر.

ويمكن لتكنولوجيا التغليف الثنائي للتدفق الحراري التي تم تطويرها حديثاً الاحتفاظ بارتفاع درجة حرارة شريحة الليزر، والتي ترافق شعاع الليزر الناتج. وفي نهاية المطاف، فإنه يمكن إيقاف التراجع في ضوء الليزر الناتج عن الحرارة، ما يتيح ناتجاً عالياً وتشغيلاً عالي الكفاءة. ونتيجة لذلك، يمكن خفض عدد صمامات الليزر المستخدمة، في أنظمة الليزر التي تتطلب عدّة صمامات ليزر، إلى الثلثين بالمقارنة مع الأنظمة التي تستخدم صمامات الليزر التقليدية. وبالإضافة إلى ذلك، وبفضل صغر حجم ماصات الحرارة، يمكن تصغير النظام ذاته وتخفيف وزنه.

ويأتي هذا التطوير الجديد بالمزايا التالية:

ناتج مرتفع:

تصل الاستطاعة القصوى للضوء الناتج إلى 4.5 واط (1.5 مرة أعلى من المنتجات المتوفرة*2)

كفاءة عالية في تحويل الطاقة

33 في المئة (1.2 مرة أعلى من المنتجات المتوفرة حالياً*3)

موثوقية عالية:

خفض الضغط على شريحة ليزر أشباه الموصلات باللون الأزرق البنفسجي، لتحقق إنتاجاً ثابتاً.

ويأتي إنجاز تصميم هذا الجهاز بفضل التكنولوجيات التالية:

تحقيق هيكلية ممتازة لتبديد الحرارة من خلال إنشاء مسارات لتدفق الحرارة على جانبي شريحة الليزر، ما يزيد من الناقلية الحرارية من الشريحة إلى 1.6 مرة بالمقارنة مع المنتجات الحالية (المقاومة الحرارية: 6.6 كيلو واط للمنتج الجديد، بالمقارنة مع 10.5 كيلو واط للمنتجات الحالية).

اعتماد هيكل كتلة تبديد الحرارة منخفضة الجهد باستخدام نيتريد الألومنيوم، والذي يتميّز بذات درجة التمدد الحراري لشريحة الليزر.

وتتمتع "باناسونيك" بـِ 23 براءة اختراع في اليابان و31 براءة اختراع في باقي الدول متضمنةً طلبات تنتظر الترخيص عن تكنولوجيا ليزر أشباه الموصلات عالية التيار باللون الأزرق البنفسجي.

وستطرح شركة "باناسونيك" نتائج الأبحاث في المؤتمر الدولي لأجهزة ومواد الحالة الصلبة 2015 المنعقد في سابورو، اليابان يوم 28 سبتمبر.

ويأتي هذا العمل مدعوماً جزئياً من منظمة الطاقة الجديدة وتطوير التقنيات الصناعية ("نيدو")، في اليابان، التابع لبرنامج الابتكار الاستراتيجي لتقنيات ترشيد الطاقة.