科创中国
一种无低频噪声的半导体激光器数字温控系统
成果类型：: 实用新型专利
发布时间: 2022-11-12 15:00:28
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”科技创新全链条服务生态系统专业科技服务团| bayuegua123 | 2022-11-18 09:19:45
半导体激光器作为一种新型的激光光源，因其体积小、重量轻、效率高、低功率驱动等优点，而应用于各个领域。在量子信息领域，对于离子阱系统的量子操作，需要用到窄线宽、频率稳定的激光器对离子进行冷却，但是半导体激光器受温度影响较大，表现在输出波长、阈值电流、输出功率、使用寿命等，进一步对半导体激光器的温度控制的改进显得尤为重要。本技术的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供一种无低频噪声的半导体激光器数字温控系统，能够更加稳定的控制温度，降低半导体激光器输出频率的漂移及有效控制阈值电流，提高使用寿命，为囚禁离子和量子操作提供更加稳定的实验环境。
（1）本技术能够更加稳定的控制温度，降低半导体激光器输出频率的漂移及有效控制阈值电流，提高使用寿命，为囚禁离子和量子操作提供更加稳定的实验环境。
（2）采用交流信号作为参考源，能够大大降低直流信号中低频噪声的干扰，能够更为有效地控制激光器的温度，降低激光器温度的长期漂移。
（3）采用热敏电桥电路输入，产生稳定的参考信号，能够更为有效的获得误差信号。
（4）通过中央处理器对增益开关的控制，实现了误差信号的增益系数精确控制。
自1962年世界上较早的半导体激光器创造发明问世迄今，半导体激光器出现了巨大的变化，更好地推动了其他科技创新的发展，被称作二十世纪人类杰出的发明之一。半导体激光器的主要用途覆盖了整体光电子技术领域，已经成为了当今光电子科学的核心技术。鉴于半导体激光器的体型小、结构紧凑、输入能量低、寿命较长、便于调制及其价格较低廉等特点，促使它在光电子领域里应用也是十分广泛，已受到世界各地的特别重视。
从20世纪70年代末开始，半导体激光器明显的向着两条路线发展，一种是以传递信息为主要目的信息型激光器，另一种是以提升光功率为目的的功率型激光器。在泵浦固体激光器等运用的推动下，高功率半导体激光器(连续输出功率在100mw以上，脉冲输出功率在5W以上，都可称之谓高功率半导体激光器)。
在20世纪90年代获得了突破性进展，其标志是半导体激光器的输出功率明显增加，国外千瓦级的高功率半导体激光器已经商业化，国内样品器件输出已达到600W。
我国在半导体激光行业发展的首要需求是保证国家战略安全。半导体激光器是光通信、激光传感器、激光切割加工、激光泵浦的核心元器件，也可以直接应用于激光雷达、激光测距、激光武器、导弹制导、光电对抗等重点领域。
冯芒研究员，多年从事原子分子物理、量子光学和量子信息方面的研究。曾两度参与欧盟委员会资助的量子信息的研究项目，迄今已经发表SCI收录的论文210余篇，获得他引2100余次。近几年致力于超冷离子体系以及相关体系的量子精密测量和量子力学基本特性的研究。
半导体激光器又称为激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。根据工作物质不同，半导体激光器可分为砷化镓激光器、硫化镉激光器、磷化铟激光器、硫化锌激光器等。半导体激光器市场发展时间长，应用领域广泛，近年来，伴随下游市场发展、科技技术进步，半导体激光器市场发展态势较好。
半导体激光器具有体积小、可靠性高、使用寿命长、电光转换效率高、重量轻等特点，下游应用场景广泛，涉及到激光通讯、激光测距、医疗美容、消费电子、激光打印、激光加工、航天航空、军工装备等多个领域。
预计2022-2026年，全球半导体激光器市场将保持以10.0%以上的年均复合增长率增长，并将于2026年达到60.0亿美元的市场规模。得益于技术进步、需求旺盛，我国半导体激光器市场增速高于全球平均水平。作为半导体激光器的核心元器件，半导体激光器芯片性能直接影响半导体激光器性能。近年来，由于信息传输容量增加，半导体激光器芯片温度逐渐升高，半导体激光器工作性能因此受到影响，自然对流法、大通道水冷法等传统方式已不能满足日益升级的散热需求，新型散热方式应运而生，如微型通道散热法、喷雾方式冷却法、液态冷却法等。随着激光技术进步，市场对激光器的光电转化效率、能耗、传输量等要求不断提升，传统半导体激光器无法满足升级需求，或将逐步被市场淘汰。同时技术进步或将助推半导体激光器产业升级，大功率、新型化、高性能将成为其重要发展趋势。与欧美发达国家相比，我国半导体激光器在市场应用、核心技术、高端产品供应等方面仍存在一定差距，国内企业应加大技术、产品研发投入，提高创新能力，积极寻求高端半导体激光器国产化替代。
技术许可、技术转让；寻求资源对接，最好有明确的目标合作区域、目标合作领域、目标合作企业等；目标合作投融资机构等
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