| Lutowanie enkapsulacyjne Stosy pasków lasera diodowego | AuSn zapakowane |
| Centralna długość fali | 1064nm |
| Moc wyjściowa | ≥55 W |
| Prąd roboczy | ≤30 A |
| Napięcie robocze | ≤24 V |
| Tryb pracy | CW |
| Długość wnęki | 900 mm |
| Lustro wyjściowe | T = 20% |
| Temperatura wody | 25 ± 3 ℃ |
Subskrybuj nasze media społecznościowe, aby otrzymywać szybkie posty
Abstrakcyjny
Zapotrzebowanie na moduły laserowe pompowane diodami CW (fala ciągła) szybko rośnie jako podstawowe źródło pompowania dla laserów na ciele stałym. Moduły te oferują unikalne zalety, aby spełnić specyficzne wymagania zastosowań laserów na ciele stałym. G2 - Laser półprzewodnikowy z pompą diodową, nowy produkt z serii pomp diodowych CW firmy LumiSpot Tech, ma szerszy zakres zastosowań i lepsze możliwości użytkowe.
W tym artykule zamieścimy treści skupiające się na zastosowaniach produktu, cechach produktu i zaletach produktu w odniesieniu do lasera na ciele stałym z pompą diodową CW. Na końcu artykułu zaprezentuję raport z testu CW DPL firmy Lumispot Tech i nasze szczególne zalety.
Pole aplikacji
Lasery półprzewodnikowe dużej mocy są stosowane głównie jako źródła pomp w laserach na ciele stałym. W praktycznych zastosowaniach półprzewodnikowe źródło pompujące diodą laserową jest kluczem do optymalizacji technologii lasera półprzewodnikowego pompowanego diodą laserową.
Ten typ lasera wykorzystuje laser półprzewodnikowy o stałej długości fali wyjściowej zamiast tradycyjnej lampy kryptonowej lub ksenonowej do pompowania kryształów. W rezultacie ten ulepszony laser nosi nazwę 2ndgeneracja lasera pompowego CW (G2-A), który charakteryzuje się wysoką wydajnością, długą żywotnością, dobrą jakością wiązki, dobrą stabilnością, zwartością i miniaturyzacją.
Możliwość pompowania o dużej mocy
Źródło pompy diodowej CW zapewnia intensywny impuls energii optycznej, skutecznie pompując ośrodek wzmacniający w laserze na ciele stałym, aby uzyskać najlepszą wydajność lasera na ciele stałym. Ponadto jego stosunkowo wysoka moc szczytowa (lub moc średnia) umożliwia szerszy zakres zastosowańprzemysł, medycyna i nauka.
Doskonała wiązka i stabilność
Moduł lasera pompującego półprzewodnik CW charakteryzuje się wyjątkową jakością wiązki światła i spontaniczną stabilnością, która jest kluczowa dla uzyskania kontrolowanej, precyzyjnej mocy światła laserowego. Moduły zaprojektowano tak, aby wytwarzały dobrze zdefiniowany i stabilny profil wiązki, zapewniając niezawodne i spójne pompowanie lasera na ciele stałym. Cecha ta doskonale spełnia wymagania zastosowań lasera w przemysłowej obróbce materiałów, cięcie laseroweoraz badania i rozwój.
Ciągła praca na fali
Tryb pracy CW łączy w sobie zalety lasera o ciągłej długości fali i lasera impulsowego. Główną różnicą pomiędzy laserem CW a laserem impulsowym jest moc wyjściowa.CW Laser, zwany także laserem z falą ciągłą, charakteryzuje się stabilnym trybem pracy oraz możliwością wysyłania fali ciągłej.
Kompaktowa i niezawodna konstrukcja
CW DPL można łatwo zintegrować z prądemlaser na ciele stałymw zależności od zwartej konstrukcji i konstrukcji. Ich solidna konstrukcja i wysokiej jakości komponenty zapewniają długoterminową niezawodność, minimalizując przestoje i koszty konserwacji, co jest szczególnie ważne w produkcji przemysłowej i procedurach medycznych.
Zapotrzebowanie rynku na serię DPL – rosnące możliwości rynkowe
Ponieważ zapotrzebowanie na lasery na ciele stałym stale rośnie w różnych gałęziach przemysłu, rośnie zapotrzebowanie na wysokowydajne źródła pompujące, takie jak moduły laserowe pompowane diodą CW. Branże takie jak produkcja, opieka zdrowotna, obrona i badania naukowe wykorzystują lasery na ciele stałym do precyzyjnych zastosowań.
Podsumowując, jako diodowe źródło pompujące lasera na ciele stałym, cechy produktów: zdolność pompowania dużej mocy, tryb pracy CW, doskonała jakość i stabilność wiązki oraz zwarta konstrukcja, zwiększają zapotrzebowanie rynku na te moduły laserowe. Jako dostawca, Lumispot Tech również wkłada wiele wysiłku w optymalizację wydajności i technologii zastosowanych w serii DPL.
Zestaw produktów G2-A DPL firmy Lumispot Tech
Każdy zestaw produktów zawiera trzy grupy poziomo ułożonych modułów macierzowych, każda grupa modułów Horizontal Stacked Array pompuje moc około 100 W przy 25 A i całkowitą moc pompowania 300 W przy 25 A.
Poniżej pokazano plamkę fluorescencyjną pompy G2-A:
Główne dane techniczne lasera półprzewodnikowego z pompą diodową G2-A:
Nasza siła w technologiach
1. Technologia zarządzania temperaturą przejściową
Lasery na ciele stałym pompowane półprzewodnikowo są szeroko stosowane w zastosowaniach z falą quasi-ciągłą (CW) o dużej mocy szczytowej i w zastosowaniach z falą ciągłą (CW) o wysokiej średniej mocy wyjściowej. W tych laserach wysokość radiatora i odległość między wiórami (tj. grubość podłoża i chipa) znacząco wpływają na zdolność rozpraszania ciepła przez produkt. Większa odległość między wiórami zapewnia lepsze odprowadzanie ciepła, ale zwiększa objętość produktu. I odwrotnie, jeśli odstęp między wiórami zostanie zmniejszony, rozmiar produktu zostanie zmniejszony, ale zdolność rozpraszania ciepła przez produkt może być niewystarczająca. Wykorzystanie najbardziej kompaktowej objętości do zaprojektowania optymalnego lasera na ciele stałym pompowanego półprzewodnikiem, który spełnia wymagania dotyczące rozpraszania ciepła, jest trudnym zadaniem projektowym.
Wykres symulacji termicznej w stanie ustalonym
Lumispot Tech stosuje metodę elementów skończonych do symulacji i obliczenia pola temperaturowego urządzenia. Do symulacji termicznej wykorzystuje się kombinację symulacji termicznej w stanie ustalonym wymiany ciepła w stanie stałym i symulacji termicznej temperatury cieczy. Dla warunków ciągłej pracy, jak pokazano na poniższym rysunku: proponuje się, aby produkt miał optymalny odstęp i układ wiórów w warunkach symulacji termicznej w stanie ustalonym w zakresie wymiany ciepła w stanie stałym. Przy takim rozstawie i strukturze produkt ma dobrą zdolność odprowadzania ciepła, niską temperaturę szczytową i najbardziej zwartą charakterystykę.
2.Lut AuSnproces kapsułkowania
Lumispot Tech wykorzystuje technikę pakowania, która wykorzystuje lut AnSn zamiast tradycyjnego lutowia indowego, aby rozwiązać problemy związane ze zmęczeniem cieplnym, elektromigracją i migracją elektryczno-termiczną powodowaną przez lutowie indowe. Stosując lutowie AuSn, nasza firma dąży do zwiększenia niezawodności i trwałości produktów. Zastąpienie to odbywa się przy zapewnieniu stałego odstępu stosów prętów, co dodatkowo przyczynia się do poprawy niezawodności i żywotności produktu.
W technologii pakowania lasera półprzewodnikowego pompowanego o dużej mocy, metal indowy (In) został przyjęty jako materiał spawalniczy przez większą liczbę międzynarodowych producentów ze względu na jego zalety w postaci niskiej temperatury topnienia, niskiego naprężenia spawalniczego, łatwej obsługi i dobrej plastyczności deformacja i infiltracja. Jednakże w przypadku pompowanych półprzewodnikowych laserów na ciele stałym, pracujących w warunkach pracy ciągłej, zmienne naprężenia spowodują zmęczenie naprężeniowe warstwy spawania indu, co doprowadzi do uszkodzenia produktu. Szczególnie w wysokich i niskich temperaturach oraz przy dużych szerokościach impulsu wskaźnik awaryjności spawania indowego jest bardzo oczywisty.
Porównanie przyspieszonych testów trwałości laserów z różnymi pakietami lutowniczymi
Po 600 godzinach starzenia wszystkie produkty otoczone lutem indowym ulegają uszkodzeniu; natomiast produkty otoczone złotą cyną wytrzymują ponad 2000 godzin niemal bez zmiany mocy; odzwierciedlające zalety enkapsulacji AuSn.
W celu poprawy niezawodności laserów półprzewodnikowych dużej mocy przy jednoczesnym zachowaniu spójności różnych wskaźników wydajności, Lumispot Tech przyjmuje lut twardy (AuSn) jako nowy rodzaj materiału opakowaniowego. Zastosowanie materiału podłoża dopasowanego do współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE-Matched Submount), efektywne odprowadzanie naprężeń termicznych, dobre rozwiązanie problemów technicznych, które mogą wystąpić przy przygotowaniu lutu twardego. Warunkiem koniecznym, aby materiał podłoża (submount) mógł zostać przylutowany do chipa półprzewodnikowego, jest metalizacja powierzchni. Metalizacja powierzchniowa polega na utworzeniu warstwy bariery dyfuzyjnej i warstwy infiltracyjnej lutowia na powierzchni materiału podłoża.
Schematyczny diagram mechanizmu elektromigracji lasera zamkniętego w lutowiu indowym
W celu poprawy niezawodności laserów półprzewodnikowych dużej mocy przy jednoczesnym zachowaniu spójności różnych wskaźników wydajności, Lumispot Tech przyjmuje lut twardy (AuSn) jako nowy rodzaj materiału opakowaniowego. Zastosowanie materiału podłoża dopasowanego do współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE-Matched Submount), efektywne odprowadzanie naprężeń termicznych, dobre rozwiązanie problemów technicznych, które mogą wystąpić przy przygotowaniu lutu twardego. Warunkiem koniecznym, aby materiał podłoża (submount) mógł zostać przylutowany do chipa półprzewodnikowego, jest metalizacja powierzchni. Metalizacja powierzchniowa polega na utworzeniu warstwy bariery dyfuzyjnej i warstwy infiltracyjnej lutowia na powierzchni materiału podłoża.
Jego celem jest z jednej strony zablokowanie dyfuzji lutu do materiału podłoża, z drugiej strony wzmocnienie lutu zdolnością spawania materiału podłoża, aby zapobiec tworzeniu się warstwy lutowia we wnęce. Metalizacja powierzchni może również zapobiegać utlenianiu powierzchni materiału podłoża i wnikaniu wilgoci, zmniejszać rezystancję styku w procesie spawania, a tym samym poprawiać wytrzymałość spawania i niezawodność produktu. Zastosowanie twardego lutu AuSn jako materiału spawalniczego w pompowanych półprzewodnikowych laserach na ciele stałym może skutecznie uniknąć zmęczenia naprężeniowego indu, utleniania i migracji elektrotermicznej oraz innych defektów, znacznie poprawiając niezawodność laserów półprzewodnikowych, a także żywotność lasera. Zastosowanie technologii kapsułkowania złota i cyny może przezwyciężyć problemy elektromigracji i migracji elektrotermicznej lutu indowego.
Rozwiązanie firmy Lumispot Tech
W laserach ciągłych lub impulsowych ciepło powstające w wyniku absorpcji promieniowania pompującego przez ośrodek laserowy i zewnętrzne chłodzenie ośrodka prowadzi do nierównomiernego rozkładu temperatury wewnątrz ośrodka laserowego, czego skutkiem są gradienty temperatury, powodujące zmiany współczynnika załamania światła ośrodka a następnie wytwarzając różne efekty termiczne. Osadzanie termiczne wewnątrz ośrodka wzmacniającego prowadzi do efektu soczewkowania termicznego i wywołanego termicznie efektu dwójłomności, co powoduje pewne straty w układzie laserowym, wpływając na stabilność lasera we wnęce i jakość wiązki wyjściowej. W stale pracującym systemie laserowym naprężenie termiczne w ośrodku wzmacniającym zmienia się wraz ze wzrostem mocy pompy. Różne efekty termiczne w systemie poważnie wpływają na cały system laserowy w celu uzyskania lepszej jakości wiązki i wyższej mocy wyjściowej, co jest jednym z problemów do rozwiązania. Jak skutecznie hamować i łagodzić efekt termiczny kryształów w procesie pracy, naukowcy zastanawiali się od dawna, stało się to jednym z aktualnych gorących punktów badawczych.
Laser Nd:YAG z wnęką soczewki termicznej
W projekcie opracowania laserów Nd:YAG pompowanych LD dużej mocy, rozwiązano problem laserów Nd:YAG z wnęką soczewkową termiczną, dzięki czemu moduł może uzyskiwać dużą moc przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej jakości wiązki.
W ramach projektu opracowania lasera Nd:YAG pompowanego LD o dużej mocy, firma Lumispot Tech opracowała moduł G2-A, który w znacznym stopniu rozwiązuje problem niższej mocy ze względu na wnęki zawierające soczewki termiczne, umożliwiając modułowi uzyskanie dużej mocy z wysoką jakością wiązki.
Czas publikacji: 24 lipca 2023 r