U području lasera velike snage, laserske šipke su nezamjenjive ključne komponente. Ne samo da služe kao temeljne jedinice izlazne energije, već i utjelovljuju preciznost i integraciju modernog optoelektroničkog inženjerstva.—zbog čega su dobili nadimak: „motor“ laserskih sustava. Ali kakva je točno struktura laserske šipke i kako ona isporučuje desetke ili čak stotine vata snage s veličine od samo nekoliko milimetara? Ovaj članak istražuje unutarnju arhitekturu i inženjerske tajne laserskih šipki.
1. Što je laserska traka?
Laserska traka je uređaj za emitiranje velike snage sastavljen od više laserskih diodnih čipova bočno raspoređenih na jednoj podlozi. Iako je njegov princip rada sličan principu jednog poluvodičkog lasera, laserska traka koristi raspored s više emitera kako bi se postigla veća optička snaga i kompaktniji oblik.
Laserske šipke se široko koriste u industrijskom, medicinskom, znanstvenom i obrambenom sektoru, bilo kao izravni laserski izvori ili kao izvori pumpanja za vlaknaste lasere i lasere u čvrstom stanju.
2. Strukturni sastav laserske šipke
Unutarnja struktura laserske šipke izravno određuje njezine performanse. Prvenstveno se sastoji od sljedećih ključnih komponenti:
1Niz emitera
Laserske šipke se obično sastoje od 10 do 100 emitera (laserskih šupljina) raspoređenih jedan pored drugog. Svaki emiter je otprilike 50–150μm širine i djeluje kao neovisno područje pojačanja, s PN spojem, rezonantnom šupljinom i strukturom valovoda za generiranje i emitiranje laserske svjetlosti. Iako svi emiteri dijele istu podlogu, obično su električno pokretani paralelno ili zonama.
2Struktura poluvodičkog sloja
U srcu laserske šipke nalazi se niz poluvodičkih slojeva, uključujući:
- Epitaksijalni slojevi P-tipa i N-tipa (koji tvore PN spoj)
- Aktivni sloj (npr. struktura kvantne jame), koji generira stimuliranu emisiju
- Sloj valovoda, koji osigurava kontrolu moda u lateralnom i vertikalnom smjeru
- Braggovi reflektori ili HR/AR premazi, koji poboljšavaju usmjereni laserski izlaz
3Struktura podloge i upravljanja toplinom
Emiteri se uzgajaju na monolitnoj poluvodičkoj podlozi (obično GaAs). Za učinkovito odvođenje topline, laserska šipka se lemi na visokovodljive podnožja poput bakra, W-Cu legure ili CVD dijamanta, te se spaja s hladnjacima i aktivnim sustavima hlađenja.
4Emisijska površina i kolimacijski sustav
Zbog velikih kutova divergencije emitiranih snopova, laserske šipke su obično opremljene nizovima mikroleća (FAC/SAC) za kolimaciju i oblikovanje snopa. Za određene primjene, dodatna optika—kao što su cilindrične leće ili prizme—koriste se za kontrolu divergencije dalekog polja i kvalitete snopa.
3. Ključni strukturni čimbenici koji utječu na performanse
Struktura laserske šipke igra ključnu ulogu u određivanju njezine stabilnosti, učinkovitosti i vijeka trajanja. Nekoliko ključnih aspekata uključuje:
1Dizajn toplinskog upravljanja
Laserske šipke imaju visoku gustoću snage i koncentriranu toplinu. Nizak toplinski otpor je ključan, a postiže se AuSn lemljenjem ili indijevim spajanjem, u kombinaciji s mikrokanalnim hlađenjem za ravnomjerno odvođenje topline.
2Oblikovanje i poravnanje grede
Višestruki emiteri često pate od slabe koherencije i neusklađenosti valne fronte. Precizan dizajn i poravnanje leća ključni su za poboljšanje kvalitete snopa dalekog polja.
3Kontrola stresa i pouzdanost
Neusklađenost materijala u koeficijentima toplinskog širenja može dovesti do savijanja ili mikropukotina. Ambalaža mora biti dizajnirana tako da ravnomjerno raspoređuje mehaničko naprezanje i podnosi toplinske 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 smjerovi razvoja uključuju:
1Proširenje valne duljine: Proširenje na 1,5μm i srednji infracrveni pojasevi
2Miniaturizacija: Omogućavanje upotrebe u kompaktnim uređajima i visoko integriranim modulima
3Pametno pakiranje: Uključivanje temperaturnih senzora i sustava za povratne informacije o statusu
4Slaganje visoke gustoće: Slojeviti nizovi za postizanje izlazne snage kilovata u kompaktnom prostoru
5. Zaključak
Kao što je"srce"Kod laserskih sustava velike snage, strukturni dizajn laserskih šipki izravno utječe na optičke, električne i toplinske performanse cijelog sustava. Integriranje desetaka emitera u strukturu širine samo nekoliko milimetara ne samo da pokazuje napredne materijale i tehnike izrade, već predstavlja i visoku razinu integracije u današnjem'fotonička industrija.
Gledajući u budućnost, kako potražnja za učinkovitim i pouzdanim laserskim izvorima nastavlja rasti, inovacije u strukturi laserskih šipki ostat će ključni pokretač u napredovanju laserske industrije na nove visine.
Ako ti'Tražite stručnu podršku za pakiranje laserskih traka, upravljanje toplinom ili odabir proizvoda, slobodno nas kontaktirajte. Mi'Tu smo kako bismo pružili prilagođena rješenja koja odgovaraju vašim specifičnim potrebama primjene.
Vrijeme objave: 02.07.2025.