За какво се използват стекове с лазерни диоди?

Лазерни диодни купчинипредставляват критичен напредък във фотонната технология, позволявайки генерирането на интензивна оптична мощност от компактен източник. Като високоефективни "енергийни двигатели" те са станали незаменими в промишленото производство, медицинската терапия, научните изследвания и отбранителните системи.
 

1. Технологичното ядро ​​на купчините лазерни диоди

1.1 Основна архитектура и принцип на работа

Основната единица на стека елазерна диодна лента, монолитен масив от единични емитери, произведени един до -един-единичен полупроводников чип. След това тези ленти се подреждат вертикално, като броят на лентите определя общата изходна мощност. Технологията на подреждане се определя основно от метода на охлаждане:

Микро{0}}канални охладители:Използвайки ултра{0}}ефективно течно охлаждане директно в радиатора, те позволяват най-високата плътност на опаковката и плътност на мощността, често надвишаващи 1 kW/cm².

Опаковки с проводимо охлаждане:По-стабилен, често по-евтин-подход, при който решетките са монтирани върху пасивен разпределител на топлина, подходящ за приложения с по-малко екстремни топлинни изисквания.

Критична характеристика на изхода е голямата разлика междубърза-ос(перпендикулярно на p-n ​​кръстовището) ибавна-ос(успоредно на p-n ​​прехода) дивергенция. Този силно асиметричен и дивергентен лъч представлява основното предизвикателство за повечето приложения.

1.2 Основни показатели за ефективност

Изходна мощност и плътност на мощността:Предлагат се комерсиални пакети от стотици вата до над 100 kW от един отвор. Плътността на мощността е ключова цифра за достойнство, която пряко влияе върху ефективността на приложението.

Ефективност на -щепсела (WPE):Обикновено надвишаваща 50%, тази изключителна ефективност се превръща в по-ниски оперативни разходи, намалено натоварване на термичното управление и подобрена преносимост в сравнение с други лазерни технологии с висока-мощност, като лампово-изпомпвани или DPSS лазери.

Диапазон на дължината на вълната:Въпреки че най-зрялата технология съществува в диапазона 780-980 nm (задвижван от изпомпване на Nd и Yb усилваща среда), пакетите са налични от видимо синьо (на базата на GaN-) до средно инфрачервено (Quantum Cascade Lasers).

Живот и надеждност:Животът от десетки хиляди часове е обичаен. Надеждността се оценява чрез ускорени тестове за стареене, като режимите на отказ често са свързани с катастрофално увреждане на оптичното огледало (COMD) или постепенно влошаване на фасетите.

2. Панорамен изглед на различни приложения

2.1 Промишлено производство – „Неразрушимият“ инструмент за обработка

Изпомпване на твърдотелни -лазери (доминиращо приложение):

Дискови лазери:Stacks изпомпва тънкия-дисков кристал, позволявайки изключително висока мощност с отлично качество на лъча и термично управление.

Оптични лазери:Купчините се използват за изпомпване на двойно{0}}облицованото активно влакно, което служи като източник на работа за съвременните високо-мощни влакнести лазери.

Пръчковидни и плочести лазери:Изпомпване на традиционни Nd:YAG или Yb:YAG кристали за различни индустриални и военни системи.

Директна обработка на материала:

Заваряване на пластмаса:Чрез прецизно оформяне на лъча (напр. създаване на линеен фокус), стековете позволяват трансмисионно заваряване на пластмаси с висока скорост и качество.

Облицовка и наваряване:Използва се за нанасяне на износоустойчиви- или корозионно-покрития върху големи метални компоненти като двигателни клапани или турбинни перки.

Спояване и запояване:Осигуряване на източник на топлина за свързване на разнородни метали.

2.2 Медицинска и естетична терапия – „Прецизният и минимално инвазивен“ скалпел

Хирургия:Използва се като инструмент за рязане и аблация при процедури, изискващи едновременно рязане и коагулация.

Естетика:Основният източник на светлина за епилация, подмладяване на кожата и системи за премахване на татуировки.

Стоматология:Прилага се за избелване на зъби и лечение на твърди тъкани.

Фотодинамична терапия (PDT):Активиране на фотосенсибилизиращи лекарства за лечение на някои видове рак.

2.3 Научни изследвания и гранични технологии – „Прожекторът“ за неизвестното

Изпомпване на свръхбързи лазери:Служи като здрава, ефективна помпа за Ti:Sapphire и други ултрабързи усилватели.

Охлаждане и улавяне на атоми:Осигуряване на прецизните дължини на вълните, необходими за магнито{0}}оптични капани (MOT) във физиката на студения атом и изследванията на квантовите изчисления.

Нелинейно честотно преобразуване:Изпомпване на оптични параметрични осцилатори (OPO) за генериране на специфични средни{0}}IR или THz дължини на вълните.

2.4 Отбрана и сигурност – Ядрото „превъзходство-вземане на решения“

Оръжия с насочена енергия (DEW):Действа като основен източник на помпа за системи с високо-енергиен лазер (HEL) или, в някои концепции, като самото-оръжие с директен ефект в диодно-изпомпвани алкални лазери (DPAL).

Инфрачервени контрамерки (IRCM):Заглушаване на топлинно{0}}търсещи ракети чрез излъчване на мощен, модулиран инфрачервен сигнал.

Осветление и обхват:Използва се в активно инфрачервено осветление за нощно виждане и LIDAR системи за идентификация на целите и определяне на разстояние.

2.5 Други значими приложения

Космически комуникации:Изпомпване на високо{0}}мощни влакнести усилватели за свободна-космическа оптична комуникация между сателити и наземни станции.

Печат и дисплей:Изпомпващи твърдотелни-лазери, които генерират червена, зелена и синя (RGB) светлина за лазерни прожекции с висока-яркост и кино.

3. Бъдещи тенденции

Стремежът към по-висока яркост:Индустрията преминава от просто увеличаване на суровата мощност към максимизиране на яркостта чрез подобрено качество на лъча и усъвършенствано спектрално комбиниране.

Интелигентност и модулност:Разработване на модули „plug{0}}and-play“, които интегрират диодния стек, драйвера, охладителя и електрониката за управление за опростена системна интеграция.

Изследване на нови материали:Напредък в GaN-базирани сини и зелени директни-диодни пакети и съзряване на квантови каскадни лазерни пакети за среден-IR.

Намаляване на разходите и повишаване на надеждността:Непрекъснато подобряване на производствените добиви и техниките за опаковане за намаляване на разходите и отваряне на нови индустриални пазари.

4. Заключение

Пакетите от лазерни диоди затвърдиха стратегическата си позиция като водеща технология за високо{0}}мощна фотоника. Тяхната несравнима ефективност-на щепсела, мащабируемост на мощността и гъвкавост ги превърнаха в източник на избор в спираща дъха гама от области. Бъдещето на тази технология не е просто в постигането на по-висока мощност, а в безмилостното преследване на крайната цел: компактен, ефективен и-рентабилен „идеален източник на фотони“ с възможно най-висока яркост, способен да отключва приложения, които тепърва ще си представяме.

Информация за връзка:

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 целта си да предоставим на нашите клиенти високо качество, ниски цени и най-доброто обслужване.