У области ласера велике снаге, ласерске шипке су неопходне основне компоненте. Оне не само да служе као основне јединице за производњу енергије, већ и отелотворују прецизност и интеграцију модерног оптоелектронског инжењерства.—због чега су добили надимак: „мотор“ ласерских система. Али каква је тачно структура ласерске шипке и како она испоручује десетине или чак стотине вати снаге са само неколико милиметара величине? Овај чланак истражује унутрашњу архитектуру и инжењерске тајне ласерских шипки.
1. Шта је ласерска трака?
Ласерска трака је уређај који емитује велику снагу и састоји се од више ласерских диодних чипова бочно распоређених на једној подлози. Иако је њен принцип рада сличан принципу рада једног полупроводничког ласера, ласерска трака користи распоред са више емитера како би постигла већу оптичку снагу и компактнији облик.
Ласерске шипке се широко користе у индустријском, медицинском, научном и одбрамбеном сектору, било као директни ласерски извори или као извори пумпи за влакнасте ласере и чврсте ласере.
2. Структурни састав ласерске шипке
Унутрашња структура ласерске траке директно одређује њене перформансе. Она се првенствено састоји од следећих основних компоненти:
①Низ емитера
Ласерске шипке се обично састоје од 10 до 100 емитера (ласерских шупљина) распоређених један поред другог. Сваки емитер је око 50–150μm ширине и делује као независна област појачања, са PN спојем, резонантном шупљином и структуром таласовода за генерисање и емитовање ласерске светлости. Иако сви емитери деле исту подлогу, обично су електрично покренути паралелно или по зонама.
2Структура полупроводничког слоја
У срцу ласерске траке налази се низ полупроводничких слојева, укључујући:
- Епитаксијални слојеви P-типа и N-типа (формирају PN спој)
- Активни слој (нпр. структура квантних јама), који генерише стимулисану емисију
- Слој таласовода, који обезбеђује контролу режима у бочним и вертикалним правцима
- Брагов рефлектор или HR/AR премази, који побољшавају усмерени излаз ласера
3Структура за управљање подлогом и температуром
Емитери се узгајају на монолитној полупроводничкој подлози (обично GaAs). Ради ефикасног одвођења топлоте, ласерска шипка се залемљује на подлоге високе проводљивости као што су бакар, W-Cu легура или CVD дијамант, и упарује се са хладњацима и активним системима за хлађење.
④Емисиона површина и систем колимације
Због великих углова дивергенције емитованих снопова, ласерске шипке су обично опремљене низовима микросочива (FAC/SAC) за колимацију и обликовање снопа. За одређене примене, потребна је додатна оптика—као што су цилиндрична сочива или призме—користе се за контролу дивергенције далеког поља и квалитета снопа.
3. Кључни структурни фактори који утичу на перформансе
Структура ласерске траке игра кључну улогу у одређивању њене стабилности, ефикасности и века трајања. Неколико кључних аспеката укључује:
①Дизајн термалног управљања
Ласерске шипке карактерише висока густина снаге и концентрована топлота. Ниска термичка отпорност је неопходна, постиже се лемљењем AuSn или индијумским спајањем, у комбинацији са микроканалним хлађењем за равномерно одвођење топлоте.
2Обликовање и поравнање греде
Вишеструки емитери често пате од лоше кохеренције и неусклађености таласног фронта. Прецизан дизајн и поравнање сочива су кључни за побољшање квалитета снопа далеког поља.
3Контрола стреса и поузданост
Неусклађеност материјала у коефицијентима термичког ширења може довести до савијања или микропукотина. Паковање мора бити дизајнирано тако да равномерно расподели механичко напрезање и издржи термичке циклусе без деградације.
4. Будући трендови у дизајну ласерских трака
Како расте потражња за већом снагом, мањом величином и већом поузданошћу, структуре ласерских шипки се настављају развијати. Кључни правци развоја укључују:
①Проширење таласне дужине: Проширење на 1,5μm и средњи инфрацрвени опсези
2Минијатуризација: Омогућавање употребе у компактним уређајима и високо интегрисаним модулима
3Паметно паковање: Укључивање температурних сензора и система за повратне информације о статусу
④Слагање високе густине: Слојевити низови за постизање снаге на нивоу киловата у компактном простору
5. Закључак
Као што је„срце„Код ласерских система велике снаге, структурни дизајн ласерских шипки директно утиче на оптичке, електричне и термичке перформансе целокупног система. Интегрисање десетина емитера у структуру ширине само милиметара не само да показује напредне материјале и технике израде, већ представља и висок ниво интеграције у данашње време.'фотоничка индустрија.
Гледајући унапред, како потражња за ефикасним и поузданим ласерским изворима наставља да расте, иновације у структури ласерских шипки остаће кључни покретач унапређења ласерске индустрије на нове висине.
Ако ти'Тражите стручну подршку за паковање ласерских трака, управљање температуром или избор производа, слободно нас контактирајте. Ми'Ту смо да пружимо прилагођена решења која одговарају вашим специфичним потребама примене.
Време објаве: 02.07.2025.