| Hàn đóng gói của Thanh Laser Diode xếp chồng | AuSn đóng gói |
| Bước sóng trung tâm | 1064nm |
| Công suất đầu ra | ≥55W |
| Dòng điện làm việc | ≤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±3℃ |
Đăng ký theo dõi mạng xã hội của chúng tôi để nhận bài đăng nhanh chóng
Tóm tắt
Nhu cầu về các mô-đun laser bơm diode CW (Sóng liên tục) đang tăng nhanh chóng, trở thành nguồn bơm thiết yếu cho laser thể rắn. Các mô-đun này mang đến những lợi thế độc đáo để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của ứng dụng laser thể rắn. G2 - A Diode Pump Laser thể rắn, sản phẩm mới thuộc dòng CW Diode Pump của LumiSpot Tech, có phạm vi ứng dụng rộng hơn và khả năng hoạt động tốt hơn.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào các ứng dụng, tính năng và ưu điểm của sản phẩm liên quan đến laser bán dẫn bơm CW. Cuối bài viết, tôi sẽ trình bày báo cáo thử nghiệm của máy laser bán dẫn bơm CW (CW DPL) từ Lumispot Tech và những ưu điểm đặc biệt của chúng.
Trường ứng dụng
Laser bán dẫn công suất cao chủ yếu được sử dụng làm nguồn bơm cho laser thể rắn. Trong các ứng dụng thực tế, nguồn bơm diode laser bán dẫn là chìa khóa để tối ưu hóa công nghệ laser thể rắn được bơm diode laser.
Loại laser này sử dụng laser bán dẫn với bước sóng đầu ra cố định thay vì đèn Krypton hoặc Xenon truyền thống để bơm tinh thể. Do đó, loại laser nâng cấp này được gọi là laser 2.ndthế hệ laser bơm CW (G2-A) có đặc điểm là hiệu suất cao, tuổi thọ cao, chất lượng chùm tia tốt, độ ổn định tốt, nhỏ gọn và thu nhỏ.
Khả năng bơm công suất cao
Nguồn bơm diode CW cung cấp một xung năng lượng quang học mạnh mẽ, bơm hiệu quả môi trường khuếch đại trong laser thể rắn, để đạt được hiệu suất tốt nhất của laser thể rắn. Ngoài ra, công suất cực đại (hoặc công suất trung bình) tương đối cao của nó cho phép ứng dụng rộng rãi hơn trongcông nghiệp, y học và khoa học.
Chùm tia và độ ổn định tuyệt vời
Mô-đun laser bơm bán dẫn CW sở hữu chùm tia sáng chất lượng vượt trội, với độ ổn định tự động, đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát đầu ra ánh sáng laser chính xác. Các mô-đun được thiết kế để tạo ra chùm tia ổn định và rõ nét, đảm bảo việc bơm laser thể rắn đáng tin cậy và nhất quán. Tính năng này đáp ứng hoàn hảo nhu cầu ứng dụng laser trong gia công vật liệu công nghiệp. cắt laservà R&D.
Hoạt động sóng liên tục
Chế độ hoạt động CW kết hợp ưu điểm của cả laser bước sóng liên tục và laser xung. Sự khác biệt chính giữa laser CW 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 phát ra sóng liên tục.
Thiết kế nhỏ gọn và đáng tin cậy
CW DPL có thể dễ dàng được tích hợp vào hiện tạilaser trạng thái rắnTùy thuộc vào thiết kế và cấu trúc nhỏ gọn. Kết cấu chắc chắn và linh kiện 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 các quy trình y tế.
Nhu cầu thị trường của dòng sản phẩm DPL - Cơ hội thị trường ngày càng tăng
Khi nhu cầu về laser thể rắn tiếp tục mở rộng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, nhu cầu về các nguồn bơm hiệu suất cao như mô-đun laser bơm diode liên tục cũng tăng theo. Các ngành công nghiệp như sản xuất, chăm sóc sức khỏe, quốc phòng và nghiên cứu khoa học phụ thuộc vào laser thể rắn cho các ứng dụng chính xác.
Tóm lại, với tư cách là nguồn bơm diode của laser thể rắn, các đặc tính của sản phẩm: khả năng bơm công suất cao, chế độ hoạt động liên tục (CW), chất lượng chùm tia và độ ổn định tuyệt vời, cùng thiết kế nhỏ gọn, đã làm tăng nhu cầu thị trường đối với các mô-đun laser này. Là nhà cung cấp, Lumispot Tech cũng nỗ lực hết sức để tối ưu hóa hiệu suất và công nghệ được áp dụng trong dòng DPL.
Bộ sản phẩm G2-A DPL từ Lumispot Tech
Mỗi bộ sản phẩm bao gồm ba nhóm mô-đun mảng xếp chồng theo chiều ngang, mỗi nhóm mô-đun mảng xếp chồng theo chiều ngang có công suất bơm khoảng 100W@25A và tổng công suất bơm là 300W@25A.
Điểm huỳnh quang của máy bơm G2-A được hiển thị bên dưới:
Thông số kỹ thuật chính của Laser thể rắn bơm diode G2-A:
Sức mạnh của chúng tôi trong công nghệ
1. Công nghệ quản lý nhiệt độ thoáng qua
Laser thể rắn bơm bán dẫn được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng sóng bán liên tục (CW) với công suất đỉnh cao và các ứng dụng sóng liên tục (CW) với công suất trung bình cao. Trong các laser này, chiều cao của bộ 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 chip-to-chip càng lớn thì khả năng tản nhiệt càng tốt nhưng thể tích sản phẩm lại tăng. Ngược lại, nếu khoảng cách chip bị thu hẹp, 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 thể rắn bơm bán dẫn tối ưu đáp ứng các yêu cầu tản nhiệt là một nhiệm vụ khó khăn trong thiết kế.
Đồ thị mô phỏng nhiệt độ 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. Mô phỏng nhiệt được kết hợp giữa mô phỏng nhiệt trạng thái ổn định truyền nhiệt rắn và mô phỏng nhiệt độ chất lỏng. Đối với điều kiện hoạt động liên tục, như thể hiện trong hình dưới đây: sản phẩm được đề xuất có khoảng cách và bố trí chip tối ưu trong điều kiện mô phỏng nhiệt 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 hàn AnSn thay vì hàn indium truyền thống để giải quyết các vấn đề liên quan đến mỏi nhiệt, di chuyển điện tử và di chuyển nhiệt điện do hàn indium gây ra. Bằng cách sử dụng hàn AuSn, công ty chúng tôi đặt mục tiêu nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ sản phẩm. Việc thay thế này được thực hiện đồng thời đảm bảo khoảng cách giữa các thanh hàn không đổi, góp phần cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ sản phẩm.
Trong công nghệ đóng gói laser bán dẫn thể rắn bơm bán dẫn công suất cao, kim loại indi (In) đã được nhiều nhà sản xuất quốc tế lựa chọn làm vật liệu hàn nhờ những ưu điểm như điểm nóng chảy thấp, ứng suất hàn thấp, vận hành dễ dàng, biến dạng dẻo và thẩm thấu tốt. Tuy nhiên, đối với laser bán dẫn thể rắn bơm bán dẫn trong điều kiện ứng dụng liên tục, ứng suất thay đổi sẽ gây ra mỏi ứng suất cho lớp hàn indi, dẫn đến hỏng sản phẩm. Đặc biệt là ở nhiệt độ cao và thấp, độ rộng xung lớn, tỷ lệ hỏng của hàn indi rất rõ ràng.
So sánh các thử nghiệm tuổi thọ tăng tốc của laser với các gói hàn khác nhau
Sau 600 giờ lão hóa, tất cả các sản phẩm được đóng gói bằng hàn indium đều hỏng; trong khi các sản phẩm được đóng gói bằng thiếc vàng hoạt động trong hơn 2.000 giờ mà hầu như không thay đổi về công suất; phản ánh những ưu điểm của việc đóng gói AuSn.
Để nâng cao độ tin cậy của laser bán dẫn công suất cao đồng thời duy trì tính nhất quán của các chỉ số hiệu suất khác nhau, Lumispot Tech đã sử dụng vật liệu đóng gói mới: Hàn cứng (AuSn). Việc sử dụng vật liệu nền phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt (CTE-Matched Submount), giải phóng ứng suất nhiệt hiệu quả, là một giải pháp tốt cho các vấn đề kỹ thuật có thể gặp phải trong quá trình chuẩn bị hàn cứng. Điều kiện cần thiết để vật liệu nền (submount) có thể được hàn vào chip bán dẫn là 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 cơ chế di chuyển điện của tia laser được bọc trong chất hàn indium
Để nâng cao độ tin cậy của laser bán dẫn công suất cao đồng thời duy trì tính nhất quán của các chỉ số hiệu suất khác nhau, Lumispot Tech đã sử dụng vật liệu đóng gói mới: Hàn cứng (AuSn). Việc sử dụng vật liệu nền phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt (CTE-Matched Submount), giải phóng ứng suất nhiệt hiệu quả, là một giải pháp tốt cho các vấn đề kỹ thuật có thể gặp phải trong quá trình chuẩn bị hàn cứng. Điều kiện cần thiết để vật liệu nền (submount) có thể được hàn vào chip bán dẫn là 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 ngăn chặn sự khuếch tán của chất hàn vào vật liệu nền, mặt khác là tăng cường khả năng hàn của vật liệu nền, để ngăn 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 độ ẩm, giảm điện trở tiếp xúc trong quá trình hàn, do đó cải thiện cường độ hàn và độ tin cậy của sản phẩm. Việc sử dụng chất hàn cứng AuSn làm vật liệu hàn cho laser trạng thái rắn bơm bán dẫn có thể tránh hiệu quả hiện tượng mỏi ứng suất indi, oxy hóa và di chuyển nhiệt điện và 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 môi trường laser hấp thụ bức xạ bơm và môi trường làm mát bên ngoài dẫn đến sự phân bố nhiệt độ không đồng đều bên trong môi trường laser, dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ, gây ra những thay đổi trong chiết suất của môi trường và sau đó tạo ra nhiều 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 cảm ứng nhiệt, tạo ra một số tổn thất trong hệ thống laser, ảnh hưởng đến độ ổn định của laser trong khoang và chất lượng của chùm tia đầu ra. Trong hệ thống laser hoạt động 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 ứng nhiệt của tinh thể trong quá trình làm việc một cách hiệu quả, các nhà khoa học đã trăn trở trong một thời gian dài, và 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 có khoang thấu kính nhiệt đã được giải quyết, do đó mô-đun có thể đạt 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, giải quyết đáng kể vấn đề công suất thấp do 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