| Hàn đóng gói của Ngăn xếp thanh Laser Diode | AuSn đóng gói |
| Bước sóng trung tâm | 1064nm |
| Công suất đầu ra | ≥55W |
| Làm việc hiện tại | 30 A |
| Điện áp làm việc | 24V |
| Chế độ làm việc | CW |
| Chiều dài khoang | 900mm |
| Gương đầu ra | T = 20% |
| Nhiệt độ nước | 25±3oC |
Đăng ký phương tiện truyền thông xã hội của chúng tôi để đăng bài nhanh chóng
Tóm tắt
Nhu cầu về mô-đun laser bơm điốt CW (Sóng liên tục) đang tăng lên nhanh chóng như một nguồn bơm thiết yếu cho laser trạng thái rắn. Các mô-đun này mang lại những lợi thế độc đáo để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của các ứng dụng laser trạng thái rắn. G2 - Laser trạng thái rắn bơm điốt, sản phẩm mới thuộc Dòng bơm điốt CW của LumiSpot Tech, có trường ứng dụng rộng hơn và khả năng hoạt động tốt hơn.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ bao gồm nội dung tập trung vào các ứng dụng sản phẩm, tính năng sản phẩm và ưu điểm của sản phẩm liên quan đến laser trạng thái rắn bơm diode CW. Ở cuối bài viết, tôi sẽ trình bày báo cáo thử nghiệm CW DPL của Lumispot Tech và những ưu điểm đặc biệt của chúng tôi.
Trường ứng dụng
Laser bán dẫn công suất cao chủ yếu được sử dụng làm nguồn bơm cho laser trạng thái rắn. Trong các ứng dụng thực tế, nguồn bơm điốt laser bán dẫn là chìa khóa để tối ưu hóa công nghệ laser trạng thái rắn bơm điốt laser.
Loại laser này sử dụng tia laser bán dẫn có đầu ra bước sóng cố định thay vì đèn Krypton hoặc Xenon truyền thống để bơm các tinh thể. Kết quả là tia laser nâng cấp này được gọi là tia laser 2ndthế hệ laser bơm CW (G2-A), có đặc tính hiệu quả cao, tuổi thọ dài, chất lượng chùm tia tốt, độ ổn định tốt, nhỏ gọn và thu nhỏ.
Khả năng bơm công suất cao
Nguồn bơm điốt CW cung cấp tốc độ năng lượng quang tăng vọt, bơm hiệu quả môi trường khuếch đại trong laser trạng thái rắn, để nhận ra hiệu suất tốt nhất của laser trạng thái rắn. Ngoài ra, công suất đỉnh (hoặc công suất trung bình) tương đối cao của nó cho phép phạm vi ứng dụng rộng hơn trongcông nghiệp, y học và khoa học.
Chùm tia tuyệt vời và ổn định
Mô-đun laser bơm bán dẫn CW có chất lượng chùm sáng vượt trội, với độ ổn định tự nhiên, điều này rất quan trọng để nhận ra đầu ra ánh sáng laser chính xác có thể kiểm soát được. Các mô-đun được thiết kế để tạo ra biên dạng chùm tia ổn định và rõ ràng, đảm bảo việc bơm laser trạng thái rắn đáng tin cậy và nhất quán. Tính năng này đáp ứng hoàn hảo nhu cầu ứng dụng laser trong xử lý vật liệu công nghiệp, cắt laservà R&D.
Hoạt động sóng liên tục
Chế độ làm việc CW kết hợp cả ưu điểm của laser bước sóng liên tục và Laser xung. Sự khác biệt chính giữa CW Laser và Laser xung là công suất đầu ra.CW laser, còn được gọi là laser sóng liên tục, có đặc điểm là chế độ làm việc ổn định và khả năng gửi sóng liên tục.
Thiết kế nhỏ gọn và đáng tin cậy
CW DPL có thể dễ dàng tích hợp vào hiện tạilaser trạng thái rắntùy thuộc vào thiết kế và cấu trúc nhỏ gọn. Cấu trúc chắc chắn và các bộ phận chất lượng cao đảm bảo độ tin cậy lâu dài, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì, điều này đặc biệt quan trọng trong sản xuất công nghiệp và quy trình y tế.
Nhu cầu thị trường của chuỗi DPL - Cơ hội thị trường đang phát triển
Khi nhu cầu về laser trạng thái rắn tiếp tục mở rộng trong các ngành công nghiệp khác nhau, thì nhu cầu về nguồn bơm hiệu suất cao chẳng hạn như mô-đun laser bơm đi-ốt CW cũng tăng theo. Các ngành công nghiệp như sản xuất, chăm sóc sức khỏe, quốc phòng và nghiên cứu khoa học đều dựa vào laser trạng thái rắn cho các ứng dụng chính xác.
Tóm lại, với tư cách là nguồn bơm đi-ốt của laser trạng thái rắn, các đặc tính của sản phẩm: khả năng bơm công suất cao, chế độ vận hành CW, chất lượng và độ ổn định của chùm tia tuyệt vời cũng như thiết kế có cấu trúc nhỏ gọn sẽ làm tăng nhu cầu thị trường về những loại này. mô-đun laser. Với tư cách là nhà cung cấp, Lumispot Tech cũng nỗ lực rất nhiều trong việc tối ưu hóa hiệu suất và công nghệ được áp dụng trong dòng DPL.
Bộ gói sản phẩm G2-A DPL từ Lumispot Tech
Mỗi bộ sản phẩm chứa ba nhóm mô-đun mảng xếp chồng theo chiều ngang, mỗi nhóm mô-đun mảng xếp chồng ngang có công suất bơm khoảng 100W@25A và công suất bơm tổng thể là 300W@25A.
Điểm huỳnh quang của bơm G2-A được hiển thị bên dưới:
Dữ liệu kỹ thuật chính của Laser trạng thái rắn bơm điốt G2-A:
Sức mạnh của chúng tôi về công nghệ
1. Công nghệ quản lý nhiệt tức thời
Laser trạng thái rắn được bơm bán dẫn được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng sóng gần như liên tục (CW) với công suất đầu ra cực đại cao và các ứng dụng sóng liên tục (CW) với công suất đầu ra trung bình cao. Trong các tia laser này, chiều cao của tản nhiệt và khoảng cách giữa các chip (tức là độ dày của đế và chip) ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tản nhiệt của sản phẩm. Khoảng cách giữa chip với chip lớn hơn giúp tản nhiệt tốt hơn nhưng làm tăng khối lượng sản phẩm. Ngược lại, nếu giảm khoảng cách chip thì kích thước sản phẩm sẽ giảm nhưng khả năng tản nhiệt của sản phẩm có thể không đủ. Việc tận dụng thể tích nhỏ gọn nhất để thiết kế một laser bán dẫn bán dẫn được bơm tối ưu đáp ứng yêu cầu tản nhiệt là một nhiệm vụ khó khăn trong thiết kế.
Đồ thị mô phỏng nhiệt ở trạng thái ổn định
Lumispot Tech áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng và tính toán trường nhiệt độ của thiết bị. Sự kết hợp giữa mô phỏng nhiệt trạng thái ổn định truyền nhiệt rắn và mô phỏng nhiệt nhiệt độ chất lỏng được sử dụng để mô phỏng nhiệt. Đối với các điều kiện hoạt động liên tục, như minh họa trong hình bên dưới: sản phẩm được đề xuất có khoảng cách và cách sắp xếp chip tối ưu trong các điều kiện mô phỏng nhiệt ở trạng thái ổn định truyền nhiệt rắn. Với khoảng cách và cấu trúc này, sản phẩm có khả năng tản nhiệt tốt, nhiệt độ đỉnh thấp và đặc tính nhỏ gọn nhất.
2.hàn AuSnquá trình đóng gói
Lumispot Tech sử dụng kỹ thuật đóng gói sử dụng chất hàn AnSn thay vì chất hàn indi truyền thống để giải quyết các vấn đề liên quan đến mỏi nhiệt, di chuyển điện và di chuyển nhiệt-điện do chất hàn indi gây ra. Bằng cách sử dụng chất hàn AuSn, công ty chúng tôi mong muốn nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm. Việc thay thế này được thực hiện đồng thời đảm bảo khoảng cách giữa các thanh thanh không đổi, góp phần cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm.
Trong công nghệ đóng gói của laser trạng thái rắn được bơm bán dẫn công suất cao, kim loại indi (In) đã được nhiều nhà sản xuất quốc tế sử dụng làm vật liệu hàn do ưu điểm là điểm nóng chảy thấp, ứng suất hàn thấp, vận hành dễ dàng và nhựa tốt. biến dạng và thẩm thấu. Tuy nhiên, đối với laser trạng thái rắn được bơm bằng chất bán dẫn trong điều kiện ứng dụng hoạt động liên tục, ứng suất xen kẽ sẽ gây ra mỏi ứng suất cho lớp hàn indium, dẫn đến hỏng sản phẩm. Đặc biệt ở nhiệt độ cao và thấp và độ rộng xung dài, tỷ lệ hỏng hóc của hàn indium là rất rõ ràng.
So sánh các thử nghiệm tăng tốc tuổi thọ của laser với các gói hàn khác nhau
Sau 600 giờ lão hóa, tất cả các sản phẩm được bọc bằng chất hàn indium đều không thành công; trong khi các sản phẩm được bọc thiếc vàng có thời gian hoạt động hơn 2.000 giờ mà hầu như không có sự thay đổi về công suất; phản ánh những ưu điểm của việc đóng gói AuSn.
Để cải thiện độ tin cậy của laser bán dẫn công suất cao trong khi vẫn duy trì tính nhất quán của các chỉ số hiệu suất khác nhau, Lumispot Tech sử dụng Hard Solder (AuSn) làm loại vật liệu đóng gói mới. Việc sử dụng hệ số giãn nở nhiệt phù hợp của vật liệu nền (CTE-Matched Submount), giải phóng ứng suất nhiệt hiệu quả, giải pháp tốt cho các vấn đề kỹ thuật có thể gặp phải trong quá trình chuẩn bị vật liệu hàn cứng. Điều kiện cần để vật liệu nền (submount) có thể hàn được vào chip bán dẫn là quá trình kim loại hóa bề mặt. Kim loại hóa bề mặt là sự hình thành một lớp rào cản khuếch tán và lớp thấm hàn trên bề mặt vật liệu nền.
Sơ đồ nguyên lý cơ chế di chuyển điện của tia laser được bọc trong chất hàn indium
Để cải thiện độ tin cậy của laser bán dẫn công suất cao trong khi vẫn duy trì tính nhất quán của các chỉ số hiệu suất khác nhau, Lumispot Tech sử dụng Hard Solder (AuSn) làm loại vật liệu đóng gói mới. Việc sử dụng hệ số giãn nở nhiệt phù hợp của vật liệu nền (CTE-Matched Submount), giải phóng ứng suất nhiệt hiệu quả, giải pháp tốt cho các vấn đề kỹ thuật có thể gặp phải trong quá trình chuẩn bị vật liệu hàn cứng. Điều kiện cần để vật liệu nền (submount) có thể hàn được vào chip bán dẫn là quá trình kim loại hóa bề mặt. Kim loại hóa bề mặt là sự hình thành một lớp rào cản khuếch tán và lớp thấm hàn trên bề mặt vật liệu nền.
Mục đích của nó là một mặt để chặn chất hàn khuếch tán vật liệu nền, mặt khác là tăng cường chất hàn bằng khả năng hàn vật liệu nền, để ngăn chặn lớp hàn của khoang. Kim loại hóa bề mặt cũng có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa bề mặt vật liệu nền và sự xâm nhập của hơi ẩm, giảm điện trở tiếp xúc trong quá trình hàn, do đó cải thiện độ bền hàn và độ tin cậy của sản phẩm. Việc sử dụng chất hàn cứng AuSn làm vật liệu hàn cho laser trạng thái rắn được bơm bán dẫn có thể tránh được hiện tượng mỏi do ứng suất indi, quá trình oxy hóa và di chuyển nhiệt điện cùng các khuyết tật khác, cải thiện đáng kể độ tin cậy của laser bán dẫn cũng như tuổi thọ của laser. Việc sử dụng công nghệ đóng gói vàng-thiếc có thể khắc phục các vấn đề về di chuyển điện và di chuyển nhiệt điện của chất hàn indi.
Giải pháp từ Lumispot Tech
Trong laser liên tục hoặc xung, nhiệt sinh ra do sự hấp thụ bức xạ bơm của môi trường laser và sự làm mát bên ngoài của môi trường dẫn đến sự phân bố nhiệt độ không đồng đều bên trong môi trường laser, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ, gây ra thay đổi chiết suất của môi trường và sau đó tạo ra các hiệu ứng nhiệt khác nhau. Sự lắng đọng nhiệt bên trong môi trường khuếch đại dẫn đến hiệu ứng thấu kính nhiệt và hiệu ứng lưỡng chiết nhiệt gây ra, tạo ra những tổn thất nhất định trong hệ thống laser, ảnh hưởng đến độ ổn định của laser trong hộp và chất lượng của chùm tia đầu ra. Trong một hệ thống laser chạy liên tục, ứng suất nhiệt trong môi trường khuếch đại thay đổi khi công suất bơm tăng. Các hiệu ứng nhiệt khác nhau trong hệ thống ảnh hưởng nghiêm trọng đến toàn bộ hệ thống laser để có được chất lượng chùm tia tốt hơn và công suất đầu ra cao hơn, đây là một trong những vấn đề cần giải quyết. Làm thế nào để ức chế và giảm thiểu hiệu quả tác dụng nhiệt của tinh thể trong quá trình hoạt động, các nhà khoa học đã trăn trở từ lâu, nó đã trở thành một trong những điểm nóng nghiên cứu hiện nay.
Laser Nd:YAG với khoang thấu kính nhiệt
Trong dự án phát triển laser Nd:YAG bơm LD công suất cao, laser Nd:YAG với khoang thấu kính nhiệt đã được giải quyết để mô-đun có thể thu được công suất cao trong khi vẫn đạt được chất lượng chùm tia cao.
Trong dự án phát triển laser Nd:YAG bơm LD công suất cao, Lumispot Tech đã phát triển mô-đun G2-A, giúp giải quyết đáng kể vấn đề tiêu thụ điện năng thấp hơn do các khoang chứa thấu kính nhiệt, cho phép mô-đun đạt được công suất cao với chất lượng chùm tia cao.
Thời gian đăng: 24-07-2023