Класификация на лазерните диодни стекове с висока мощност

Лазерни диодни стекове с висока мощностса устройства, съставени от множество лазерни диоди с висока мощност. Те са с малки размери и с висока ефективност. Те се използват широко при индустриалната обработка (като рязане и заваряване), медицинска хирургия, научни изследвания и национална отбрана. Основните им предимства включват: компактен размер, мащабируема мощност до многостранния диапазон. Такива конфигурации обикновено се използват в лазерно изпомпване на твърдо състояние, насочени енергийни приложения като отстраняване на косата и обработка на материали.

1. Класификация по структура и форма на опаковане
① Вертикален стек
Вертикален стек с една лента: Състои се от единична диодна лента и по-високата мощност на изхода се постига чрез подреждане на множество ленти във вертикална посока. Всяка лента съдържа множество лазерни диодни чипове, които са електрически свързани последователно или успоредно, за да осигурят по -голям ток за носене и по -висок мощност.
Вертикална стека с много бари: За да се увеличи допълнителното захранване, множество ленти могат да бъдат подредени вертикално. Тази структура може да постигне много висока плътност на мощността в по -малко пространство, но също така носи по -големи предизвикателства за разсейване на топлина. Тъй като множество барове са тясно подредени, става трудно да се проведе и разсейва топлината във вертикална посока и е необходима по -ефективна технология за разсейване на топлината, за да се гарантира стабилната работа на оборудването.

Характеристики: Основната характеристика на вертикалната структура на подреждане е висока плътност на мощността, която може да генерира по -голяма лазерна мощност в ограничено пространство. Тази структура обаче също е изправена пред тежки предизвикателства за разсейване на топлина, тъй като с увеличаването на броя на слоевете за подреждане се увеличава устойчивостта на топлопреминаване във вертикалната посока, което лесно може да доведе до локално прегряване и да повлияе на производителността и живота на лазерния диод.
②horizontal масив
Линейна подредба и двуизмерно разширяване: Хоризонталният масив се отнася до подреждане на лазерни диодни пръти или други светлинни единици в хоризонтална посока, за да се образува линейна или двуизмерна структура на масива. Линейната подредба е най -основната форма и мощността може да се увеличи чрез увеличаване на броя на баровете; Докато двуизмерното разширяване е подредено както в хоризонтална, така и в вертикална посока, допълнително разширяване на площта за излъчване на светлина и мощност.
Характеристики: Предимствата на хоризонталната структура на масива са неговата оптимизация на еднаквостта и гъвкавостта на оформянето на петна. Тъй като светлинните единици са по-равномерно разпределени в хоризонтална посока, е по-лесно да се постигне равномерност и контрол на стабилността на лъча. В допълнение, чрез регулиране на оформлението на масива и дизайна на оптичните елементи, формата и размерът на петното могат да бъдат гъвкаво променени, за да отговорят на нуждите на различни сценарии на приложение.

③Hybrid опаковъчна структура
Комбинирано вертикално и хоризонтално дизайнерско композитно решение: За да се отговори на нуждите на по -висока мощност и по -сложни приложения, понякога се използва хибридна опаковъчна структура, съчетаваща вертикални и хоризонтални дизайни. Тази структура запазва предимството на плътността на мощността на вертикалното подреждане и има гъвкавостта на еднообразието и оформянето на петна на хоризонталния масив. Чрез разумно проектиране на съотношението и оформлението на вертикалните и хоризонталните части може да се постигне най -добрият баланс на мощността, ефективността и качеството на лъча.
Случай на приложение: Системата за свързване на влакната е типичен случай на приложение на структурата на хибридната опаковка. В тази система се използва вертикално подреден лазерен диоден стек като източник на светлина, а генерираният лазер е свързан в оптичното влакно чрез оптично свързващо устройство. Оптичното влакно може не само да предаде лазера, но и допълнително да оформя и филтрира лъча, като по този начин подобрява качеството на лъча и ефективността на предаването. Тази структура се използва широко в обработката на материали, комуникациите, медицинското лечение и други области и играе важна роля за насърчаване на развитието на свързани индустрии.

2. Класификация по дължина на вълната и характеристики на изхода
① Близо-инфрачервена лента (700–1100 nm) -755 nm\/ 808nm\/ 940nm\/ 1064nm лазерни диодни стекове
Типични приложения: В областта на обработката на материали, лазерните диодни стекове в тази лента могат да се използват за рязане, заваряване и повърхностна обработка на материали като метали и пластмаси. Дължината му на вълната може да бъде добре абсорбирана от много материали, като по този начин се постигне ефективна обработка. Например при автомобилно производство се използва за заваряване на метални листове от тела на автомобили; В индустрията на електрониката се използва за рязане и заваряване на платки. По отношение на лазерното изпомпване на твърдо състояние, той може да се използва като източник на помпа за осигуряване на енергия за лазери от твърдо състояние, като например изпомпване на лазери от твърдо състояние като ND: YAG. Светлината, генерирана от лазерния диоден стек, е свързана с усилващата среда на лазера на твърдо състояние чрез подходящ метод на свързване за подобряване на изходната мощност и ефективността на лазера на твърдо състояние.

② Средно инфрачервена лента (1,5–2 μm)
Приложение: По отношение на откриването на газ, тъй като много газови молекули имат характерни пикове на абсорбция в средната инфрачервена лента, лазерните диодни стекове в тази лента могат да бъдат използвани за откриване на наличието и концентрацията на специфични газове, като например наблюдение на вредните газове в околната среда и газовите компоненти в процесите на индустриално производство. В областта на медицинската хирургия може да се използва за операции като рязане на тъкани и коагулация. Характеристиките на проникването и абсорбцията на дължината на вълната за биологичните тъкани му дават предимства при някои специфични хирургични сценарии, като някои офталмологични операции и операции на меките тъкани.
③ Видима светлинна лента (400–700 nm)
Приложение: В областта на технологията на дисплея може да се използва за устройства с лазерни дисплеи, като лазерни телевизори и лазерни проектори, за постигане на висока разделителна способност и висок цвят на насищане на изображението чрез модулиране на лазерни лъчи с различни цветове. При биологично изображение може да се използва за клетъчно изображение, тъканни изображения и т.н., за да се помогне на биолозите да изучават структурата и функцията на биологичните проби. Поради късата дължина на вълната на видимата светлина, тя може да осигури по -висока пространствена разделителна способност.
④ Стека за настройване на дължината на вълната
Технология за динамична регулиране на дължината на вълната (като външна отзиви за решетка): Чрез приемането на технологии като външна решетка обратна връзка, дължината на вълната на лазера може да бъде динамично коригирана. Този стек на регулируема дължина на вълната има по -голяма гъвкавост при различни сценарии на приложение. Например, в експериментите за спектрален анализ, лазерите с различни дължини на вълната могат да бъдат точно избрани за възбуждане на проби, ако е необходимо, за да се получи по -богата спектрална информация; В комуникационните системи с много вълна може да постигне гъвкаво превключване и разпределение на дължините на вълните, подобрявайки капацитета и ефективността на комуникационните системи.

3. Класификация по метод на охлаждане
① Микроканално охлаждане
Предимство на принципа и ефективността: Микроканалното охлаждане създава малки течни канали в близост до лазерния диоден стек, което позволява на охлаждащата течност да циркулира в тези канали да отнеме топлина. Този метод на охлаждане има ефективни възможности за обмен на топлообмен, тъй като малките канали могат да увеличат контактната зона между охлаждащата течност и източника на топлина, като по този начин подобряват ефективността на разсейване на топлината. Охлаждащата течност може бързо да прехвърли топлината от лазерния диод по време на процеса на потока, като поддържа стека на по -ниско температурно ниво и гарантира стабилната му работа.
Приложение за индустриална сцена с висока мощност: В индустриални сценарии за прилагане с висока мощност, като лазерно рязане на лазер с висока мощност, заваряване и друго оборудване за обработка, лазерният диоден стек ще генерира много топлина. Течното охлаждане на микроканал може ефективно да се справи с това високо топлинно натоварване и да гарантира работата и надеждността на оборудването при дългосрочна работа с висока мощност. Например, в големи семинари за обработка на метали, лазерните диодни стекове с помощта на микроканално течно охлаждане могат да осигурят стабилен източник на светлина за високоточно оборудване за лазерно рязане, като гарантират качеството и ефективността на рязане.

②thermoelectric охлаждане (TEC)
Сценарии, изискващи прецизен контрол на температурата (като научни изследователски инструменти): Термоелектрическото охлаждане използва ефекта на Peltier на полупроводниковите материали. Когато токът преминава през контур, съставен от два различни метала или полупроводници, на възела възниква абсорбция на топлина или топлинно освобождаване. Чрез контролиране на посоката и величината на тока, лазерният диоден стек може да бъде прецизно контролиран. Този метод на охлаждане може да осигури много стабилна температурна среда. За някои научни изследователски инструменти, които изискват изключително висока температурна точност, като спектрометри и сензори с висока точност, термоелектрически охладеният лазерен диоден стек може да гарантира, че работата на инструмента не се влияе от температурните колебания, като по този начин подобрява точността и надеждността на измерването.
③air охлаждане и естествено охлаждане на конвекцията
Приложимост на преносими устройства с ниска мощност: охлаждането на въздуха е да се принуди въздушният поток през вентилатор, за да отнеме топлината, генерирана от лазерния диоден стек; Естественото охлаждане на конвекцията разчита на конвекция, причинена от естествената температурна разлика на въздуха, за да се разсее топлината. Тези два метода на охлаждане не изискват сложни системи за охлаждане и охлаждащи охлаждания и имат прости конструкции и ниски разходи. За преносими устройства с ниска мощност, като малки лазерни обхвата и преносими лазерни проектори, охлаждането на въздуха и естественото охлаждане на конвекцията може да отговаря на изискванията за разсейване на топлина, като същевременно поддържа преносимостта и простотата на устройството. Те могат ефективно да разсейват топлината по време на работата на устройството, като предотвратяват повредата на лазерния диоден стек чрез прегряване, като същевременно не поставят твърде много допълнително натоварване на устройството.

4. Класификация по изходна мощност и режим на шофиране
① Лазерен стек с непрекъсната вълна (CW)
Диапазон на захранване (сто вата до киловат):Лазерните стекове непрекъснато вълнови могат да извеждат непрекъснати и стабилни лазери, а техният диапазон на мощност може да се простира от нивото на сто вета до нивото на киловат. Този широк диапазон на мощността му позволява да отговори на нуждите на различни сценарии на приложение. Например, при промишлената обработка, за някои задачи като рязане на материали и заваряване, които изискват по-висока мощност, но не и изключително високи изисквания за мощност, стоте на лазерния лазерен стек на стоката на вет на нивото може да бъде компетентна; Докато в някои мащабни експерименти с индустриално производство или научни изследвания с високи изисквания за мощност, за осигуряване на достатъчна енергия на киловат на ниво киловат.
Дългосрочни изисквания за стабилност:Тъй като лазерният стек на непрекъснатия вълна трябва непрекъснато да извежда стабилни лазери за дълго време, той има по-високи изисквания за своята дългосрочна стабилност. В процеса на индустриално производство оборудването трябва да работи дълго време. Ако изходната мощност на лазерния стек е нестабилна, това ще доведе до колебания при качеството на обработката и ще повлияе на последователността и квалифицираната скорост на продукта. В областта на научните изследвания, като дългосрочни физически експерименти или химичен анализ, лазерният стек също е необходим за поддържане на стабилен изход, за да се гарантира точността и надеждността на експерименталните данни. За да се отговори на изискванията за дългосрочна стабилност, обикновено се изискват поредица от мерки по време на процеса на проектиране и производство, като оптимизиране на системата за разсейване на топлината, избиране на висококачествени материали и извършване на строги опаковки.
② Пулсов лазерен стек
Кратък импулс (ниво на наносекунда) и ултракоротен импулс (ниво на пикосекунда\/фемтосекунда):Пулсовият лазерен стек може да произведе къса пулсова лазерна изхода, която може да бъде разделена на къс импулс (ниво на наносекунда) и ултракоротен импулс (пикосекунда\/фемтосекунда) съгласно ширината на импулса. Ширината на импулса, генерирана от късния пулсов лазерен стек, е на ниво наносекунда. Този пулсов лазер има висока пикова мощност и е подходящ за някои сцени с високи изисквания за точност и скорост на обработка, като прецизно рязане и пробиване на определени метални материали. Ширината на импулса на лазерния стек на ултракортния пулс достига нивото на пикосекунда или дори фемтосекунда. Характеризира се с изключително ниска зона, засегната от топлина и може да обработва материали, без да причинява очевидни топлинни щети. Следователно, той има важни приложения в полетата за прецизна обработка, като производство на полупроводникови чипове и рязане на стъкло.
Приложения:Прецизна обработка, LiDAR: При прецизна обработка високата прецизност и висока енергийна плътност на импулсни лазерни стекове им позволява да постигнат фина обработка на различни материали, като производство на малки електронни компоненти в индустрията на електрониката и обработка на оптични лещи в оптичното поле. В полето на LiDAR, импулсните лазерни стекове се използват като източници на емисии за откриване на информация за разстоянието и позицията на целта чрез излъчване на къси импулси или ултракортни импулси на лазер и след това получават отразения сигнал на светлината. Поради характеристиките на импулсни лазери, може да се постигне високо прецизно измерване на разстоянието и разпознаване на целта и те се използват широко при автономно шофиране, аерокосмическо и други полета.

The classification of high-power laser diode stacks covers structure and packaging (vertical stacking, horizontal arrays, hybrid packaging), wavelength and output characteristics (near infrared, mid-infrared, visible light, tunable), cooling methods (microchannel liquid cooling, thermoelectric cooling, air cooling and natural convection), output power and driving mode (continuous wave, pulse), and application scenarios (Индустриално производство, медицинска биология, научни изследвания и национална отбрана). При избора на технология е необходимо цялостно да се вземат предвид изискванията за мощност, обхвата на дължината на вълната, условията на разсейване на топлината, среда на приложение и ефективността на разходите. Например, индустриалната обработка на високи мощност дава приоритет на вертикалното подреждане или хибридни опаковъчни структури с микроканално течно охлаждане; Прецизна медицинска хирургия може да избира стекове с близо инфрачервени или средни инфрачервени ленти и прецизен контрол на температурата; В областта на научните изследвания се избират регулируеми или специфични стекове на дължината на вълната според специфични експериментални нужди и се комбинират с подходящи режими на охлаждане и шофиране, за да се осигури дългосрочна стабилна работа.

Информация за контакт:

Ако имате някакви идеи, не се колебайте да говорите с нас. Без значение къде са нашите клиенти и какви са нашите изисквания, ние ще следваме нашата цел да предоставим на нашите клиенти висококачествени, ниски цени и най -доброто обслужване.