U oblasti lasera velike snage, laserske šipke su nezamjenjive ključne komponente. One ne služe samo kao osnovne jedinice za proizvodnju energije, već i utjelovljuju preciznost i integraciju modernog optoelektronskog inženjerstva.—zbog čega su dobili nadimak: "motor" laserskih sistema. Ali kakva je tačno struktura laserske šipke i kako ona isporučuje desetine ili čak stotine vati snage sa samo nekoliko milimetara veličine? Ovaj članak istražuje unutrašnju arhitekturu i inženjerske tajne laserskih šipki.
1. Šta je laserska traka?
Laserska traka je uređaj za emitovanje velike snage sastavljen od više laserskih diodnih čipova bočno raspoređenih na jednoj podlozi. Iako je njen princip rada sličan principu jednog poluprovodničkog lasera, laserska traka koristi raspored sa više emitera kako bi se postigla veća optička snaga i kompaktniji oblik.
Laserske šipke se široko koriste u industrijskom, medicinskom, naučnom i odbrambenom sektoru, bilo kao direktni laserski izvori ili kao izvori pumpanja za vlaknaste lasere i lasere u čvrstom stanju.
2. Strukturni sastav laserske šipke
Unutrašnja struktura laserske šipke direktno određuje njene performanse. Ona se prvenstveno sastoji od sljedećih osnovnih komponenti:
1Niz emitera
Laserske šipke se obično sastoje od 10 do 100 emitera (laserskih šupljina) raspoređenih jedan pored drugog. Svaki emiter je veličine oko 50–150μm širine i djeluje kao nezavisno područje pojačanja, koje sadrži PN spoj, rezonantnu šupljinu i strukturu valovoda za generiranje i emitiranje laserske svjetlosti. Iako svi emiteri dijele istu podlogu, obično su električno pogonjeni paralelno ili zonama.
2Struktura poluprovodničkih slojeva
U srcu laserske trake nalazi se niz poluprovodničkih slojeva, uključujući:
- Epitaksijalni slojevi P-tipa i N-tipa (koji formiraju PN spoj)
- Aktivni sloj (npr. struktura kvantne jame), koji generira stimuliranu emisiju
- Sloj talasovoda, koji osigurava kontrolu moda u lateralnim i vertikalnim smjerovima
- Braggovi reflektori ili HR/AR premazi, koji poboljšavaju usmjereni laserski izlaz
3Struktura podloge i termičkog upravljanja
Emiteri se uzgajaju na monolitnoj poluprovodničkoj podlozi (obično GaAs). Za efikasno odvođenje toplote, laserska šipka se lemi na visokoprovodljive podloge kao što su bakar, W-Cu legura ili CVD dijamant, i uparuje se sa hladnjacima i aktivnim sistemima za hlađenje.
4Emisiona površina i kolimacijski sistem
Zbog velikih uglova divergencije emitiranih snopova, laserske šipke su obično opremljene nizovima mikro-leća (FAC/SAC) za kolimaciju i oblikovanje snopa. Za određene primjene, potrebna je dodatna optika.—kao što su cilindrične leće ili prizme—koriste se za kontrolu divergencije dalekog polja i kvalitete snopa.
3. Ključni strukturni faktori koji utiču na performanse
Struktura laserske šipke igra ključnu ulogu u određivanju njene stabilnosti, efikasnosti i vijeka trajanja. Nekoliko ključnih aspekata uključuje:
1Dizajn termalnog upravljanja
Laserske šipke imaju visoku gustoću snage i koncentriranu toplinu. Nizak termički otpor je ključan, a postiže se AuSn lemljenjem ili indijumskim spajanjem, u kombinaciji s mikrokanalnim hlađenjem za ravnomjerno odvođenje topline.
2Oblikovanje i poravnanje grede
Višestruki emiteri često pate od loše koherencije i neusklađenosti valnog fronta. Precizan dizajn i poravnanje sočiva su ključni za poboljšanje kvalitete snopa dalekog polja.
3Kontrola stresa i pouzdanost
Neusklađenost materijala u koeficijentima termičkog širenja može dovesti do savijanja ili mikropukotina. Ambalaža mora biti dizajnirana tako da ravnomjerno raspoređuje mehaničko naprezanje i izdrži termičke cikluse bez degradacije.
4. Budući trendovi u dizajnu laserskih šipki
Kako raste potražnja za većom snagom, manjom veličinom i većom pouzdanošću, strukture laserskih šipki se nastavljaju razvijati. Ključni pravci razvoja uključuju:
1Proširenje talasne dužine: Produženje na 1,5μm i srednji infracrveni pojasevi
2Miniaturizacija: Omogućavanje upotrebe u kompaktnim uređajima i visoko integriranim modulima
3Pametno pakovanje: Uključivanje temperaturnih senzora i sistema za povratne informacije o statusu
4Slaganje visoke gustoće: Slojeviti nizovi za postizanje izlazne snage na nivou kilovata u kompaktnom prostoru
5. Zaključak
Kao što je"srce"Kod laserskih sistema velike snage, strukturni dizajn laserskih šipki direktno utiče na optičke, električne i termalne performanse cijelog sistema. Integrisanje desetina emitera u strukturu širine samo nekoliko milimetara ne samo da pokazuje napredne materijale i tehnike izrade, već predstavlja i visok nivo integracije u današnjem...'fotonička industrija.
Gledajući unaprijed, kako potražnja za efikasnim i pouzdanim laserskim izvorima nastavlja rasti, inovacije u strukturi laserskih šipki ostat će ključni pokretač u unapređenju laserske industrije na nove visine.
Ako ti'Tražite stručnu podršku za pakovanje laserskih traka, upravljanje temperaturom ili odabir proizvoda, slobodno nas kontaktirajte. Mi'Tu smo da pružimo prilagođena rješenja koja odgovaraju vašim specifičnim potrebama primjene.
Vrijeme objave: 02.07.2025.