Suure võimsusega laserite valdkonnas on laserlatid asendamatud põhikomponendid. Need ei ole mitte ainult energia väljundi põhiüksused, vaid kehastavad ka kaasaegse optoelektroonika inseneritöö täpsust ja integratsiooni.—mis teenis neile hüüdnime: lasersüsteemide „mootor“. Aga milline täpselt on laserriba struktuur ja kuidas see annab kümneid või isegi sadu vatte väljundvõimsust kõigest mõne millimeetri suurusest seadmest? See artikkel uurib laserribade sisemist arhitektuuri ja insenerisaladusi.
1. Mis on laserriba?
Laserriba on suure võimsusega kiirgusseade, mis koosneb mitmest laserdioodikiibist, mis on külgsuunas paigutatud ühele aluspinnale. Kuigi selle tööpõhimõte sarnaneb ühe pooljuhtlaseri omaga, kasutab laserriba mitme emitteri paigutust, et saavutada suurem optiline võimsus ja kompaktsem vormitegur.
Laserlatte kasutatakse laialdaselt tööstus-, meditsiini-, teadus- ja kaitsesektoris, kas otseste laserallikatena või pumpallikatena kiudlaserite ja tahkislaserite jaoks.
2. Laserriba struktuurne koostis
Laservarda sisemine struktuur määrab otseselt selle jõudluse. See koosneb peamiselt järgmistest põhikomponentidest:
①Emitterite massiiv
Laserribad koosnevad tavaliselt 10–100 kõrvuti paigutatud emitterist (laserõõnsusest). Iga emitter on umbes 50–150μm laiune ja toimib sõltumatu võimenduspiirkonnana, millel on PN-siire, resonantne õõnsus ja lainejuhi struktuur laserkiirte genereerimiseks ja kiirgamiseks. Kuigi kõigil emitterites on sama substraat, juhitakse neid tavaliselt elektriliselt paralleelselt või tsoonide kaupa.
②Pooljuhtide kihi struktuur
Laserriba keskmes on pooljuhtkihtide virn, mis sisaldab:
- P-tüüpi ja N-tüüpi epitaksiaalsed kihid (moodustavad PN-siirde)
- Aktiivne kiht (nt kvantkaevude struktuur), mis tekitab stimuleeritud emissiooni
- Lainejuhtkiht, mis tagab režiimi juhtimise külg- ja vertikaalsuunas
- Braggi reflektorid või HR/AR-katted, mis suurendavad laserkiire suunda
③Aluspind ja soojusjuhtimisstruktuur
Emitterid kasvatatakse monoliitsele pooljuhtsubstraadile (tavaliselt GaAs). Tõhusa soojuse hajutamise tagamiseks joodetakse laserriba suure juhtivusega alusmaterjalidele, näiteks vasele, W-Cu sulamile või CVD-teemandile, ning ühendatakse jahutusradiaatorite ja aktiivsete jahutussüsteemidega.
④Emissioonipind ja kollimatsioonisüsteem
Kiirgavate kiirte suurte lahknemisnurkade tõttu on laserribad tavaliselt varustatud mikroläätsede massiividega (FAC/SAC) kollimeerimiseks ja kiire kujundamiseks. Teatud rakenduste jaoks on vaja täiendavat optikat—näiteks silindrilised läätsed või prismad—kasutatakse kaugvälja hajumise ja kiire kvaliteedi kontrollimiseks.
3. Peamised tulemuslikkust mõjutavad struktuurilised tegurid
Laservarda konstruktsioonil on selle stabiilsuse, efektiivsuse ja kasutusea määramisel oluline roll. Mitmed olulised aspektid on järgmised:
①Soojushalduse disain
Laserlattidele on iseloomulik suur võimsustihedus ja kontsentreeritud soojus. Madal termiline takistus on oluline, mis saavutatakse AuSn-jootmise või indiumliimimise abil koos mikrokanalite jahutusega ühtlase soojuse hajumise tagamiseks.
②Kiire kujundamine ja joondamine
Mitme emitteri puhul esineb sageli halba koherentsust ja lainefrondi joondushäireid. Kaugvälja kiire kvaliteedi parandamiseks on kriitilise tähtsusega täpne läätse disain ja joondus.
③Stressikontroll ja usaldusväärsus
Materjalide erinevused soojuspaisumistegurites võivad põhjustada deformatsiooni või mikropragusid. Pakend peab olema konstrueeritud nii, et see jaotaks mehaanilise pinge ühtlaselt ja taluks termilisi tsükleid ilma lagunemiseta.
4. Laserlati disaini tulevikutrendid
Kuna nõudlus suurema võimsuse, väiksema suuruse ja suurema töökindluse järele kasvab, arenevad laserlati struktuurid pidevalt. Peamised arendussuunad on järgmised:
①Lainepikkuse laienemine: laienemine 1,5-niμm- ja keskmise infrapunasageduse sagedusribad
②Miniaturiseerimine: võimaldab kasutamist kompaktsetes seadmetes ja kõrgelt integreeritud moodulites
③Nutikas pakendamine: temperatuuriandurite ja oleku tagasiside süsteemide kaasamine
④Suure tihedusega virnastamine: Kihilised massiivid kilovatise võimsuse saavutamiseks kompaktse jalajäljega
5. Kokkuvõte
Nagu„süda"Suure võimsusega lasersüsteemide puhul mõjutab laserribade konstruktsiooniline disain otseselt kogu süsteemi optilist, elektrilist ja termilist jõudlust. Kümnete emitterite integreerimine vaid millimeetrite laiusesse konstruktsiooni näitab mitte ainult täiustatud materjali- ja valmistamistehnikaid, vaid esindab ka tänapäeva kõrget integratsioonitaset.'s fotoonika tööstus.
Tulevikku vaadates, kuna nõudlus tõhusate ja usaldusväärsete laserallikate järele kasvab jätkuvalt, jäävad laserriba struktuuri uuendused laseritööstuse uutesse kõrgustesse viimise peamiseks liikumapanevaks jõuks.
Kui sina'Kui otsite laserriba pakendamise, termilise haldamise või tootevaliku alal ekspertide tuge, võtke meiega julgelt ühendust. Me'Oleme siin, et pakkuda teie konkreetsetele rakenduse vajadustele vastavaid kohandatud lahendusi.
Postituse aeg: 02.07.2025