| Hàn bao bọc Các thanh xếp chồng bằng laser diode | AuSn Đóng gói |
| Bước sóng trung tâm | 1064nm |
| Công suất đầu ra | ≥55W |
| Dòng điện hoạt động | ≤30 A |
| Điện áp hoạt động | ≤24V |
| Chế độ làm việc | CW |
| Chiều dài khoang | 900mm |
| Gương đầu ra | T = 20% |
| Nhiệt độ nước | 25±3℃ |
Hãy theo dõi chúng tôi trên mạng xã hội để nhận bài đăng nhanh chóng!
Tóm tắt
Nhu cầu về các mô-đun laser bơm diode sóng liên tục (CW) đang tăng nhanh chóng như một nguồn bơm thiết yếu cho các laser trạng thái rắn. Các mô-đun này mang lại những ưu điểm độc đáo để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của các ứng dụng laser trạng thái rắn. G2 - Laser trạng thái rắn bơm diode, sản phẩm mới thuộc dòng bơm diode sóng liên tục (CW) 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 sản phẩm, tính năng sản phẩm và ưu điểm của laser trạng thái rắn bơm diode CW. Cuối bài viết, tôi sẽ trình bày báo cáo thử nghiệm của laser DPL CW từ Lumispot Tech và những ưu điểm đặc biệt của chúng tôi.
Lĩnh vực ứng dụng
Các laser bán dẫn công suất cao chủ yếu được sử dụng làm nguồn bơm cho các laser trạng thái rắn. Trong các ứng dụng thực tế, nguồn bơm bằng diode laser bán dẫn là yếu tố then chốt để tối ưu hóa công nghệ laser trạng thái rắn được bơm bằng diode laser.
Loại laser này sử dụng laser bán dẫn có bước sóng đầu ra cố định thay vì đèn Krypton hoặc Xenon truyền thống để kích thích các tinh thể. Do đó, laser được nâng cấp này được gọi là laser 2.0.ndthế hệ laser bơm CW (G2-A), có các đặc điểm như hiệu suất cao, tuổi thọ dài, chất lượng chùm tia tốt, độ ổn định cao, 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 trạng thái rắn, để đạt được 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 trong nhiều lĩnh vực.công nghiệp, y học và khoa học.
Độ ổn định và chất lượng tuyệt vời của thanh dầm.
Mô-đun laser bơm bán dẫn CW có chất lượng chùm tia sáng vượt trội, với độ ổn định tự phát, điều này rất quan trọng để thực hiện việc điều khiển chính xác đầu ra ánh sáng laser. Các mô-đun được thiết kế để tạo ra cấu hình chùm tia rõ nét và ổn định, đảm bảo việc bơm laser trạng thái rắn đáng tin cậy và nhất quán. Tính năng này đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu ứng dụng laser trong gia công vật liệu công nghiệp. cắt laservà nghiên cứu & phát triển.
Hoạt động sóng liên tục
Chế độ hoạt động CW kết hợp cả ưu điểm của laser bước sóng liên tục và laser xung. Sự khác biệt chính giữa laser CW và laser xung nằm ở công suất đầu ra.CW Laser, còn được gọi là laser sóng liên tục, có đặc điểm là chế độ hoạt động ổn định và khả năng phát ra sóng liên tục.
Thiết kế nhỏ gọn và đáng tin cậy
CW DPL có thể dễ dàng tích hợp vào hệ thống hiện tại.laser trạng thái rắnTùy thuộc vào thiết kế và cấu trúc nhỏ gọn. Kết cấu chắc chắn và các thành phần 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 thủ tục y tế.
Nhu cầu thị trường đối với dòng sản phẩm DPL - Cơ hội thị trường đang phát triển
Khi nhu cầu về laser trạng thái rắn tiếp tục mở rộng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, thì nhu cầu về các nguồn bơm hiệu suất cao như các mô-đun laser bơm diode liên tục (CW) cũng tăng lên. 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 đòi hỏi độ chính xác cao.
Tóm lại, với vai trò là nguồn bơm diode cho laser trạng thái rắn, các đặc điểm của sản phẩm: khả năng bơm công suất cao, chế độ hoạt động liên tục (CW), chất lượng và độ ổn định chùm tia tuyệt vời, cùng thiết kế cấu trúc 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 rất nhiều trong việc tối ưu hóa hiệu năng và công nghệ được áp dụng trong dòng sản phẩm DPL.
Bộ sản phẩm G2-A DPL từ Lumispot Tech
Mỗi bộ sản phẩm bao gồm ba nhóm mô-đun mảng xếp chồng ngang, mỗi nhóm mô-đun mảng xếp chồng ngang có công suất bơm khoảng 100W@25A, và tổng công suất bơm là 300W@25A.
Hình ảnh điểm phát huỳnh quang của bơm G2-A được hiển thị bên dưới:
Thông số kỹ thuật chính của laser trạng thái rắn bơm diode G2-A:
Thế mạnh của chúng tôi về công nghệ
1. Công nghệ quản lý nhiệt tạm thời
Laser trạng thái rắn được bơm bằng chất 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 loại laser này, chiều cao của tản nhiệt và khoảng cách giữa các chip (tức là độ dày của chất nền và chip) ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tản nhiệt của sản phẩm. Khoảng cách giữa các chip càng lớn thì khả năng tản nhiệt càng tốt nhưng thể tích sản phẩm càng tăng. Ngược lại, nếu giảm khoảng cách giữa các chip, 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 trạng thái rắn được bơm bằng chất 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 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 độ ổn định truyền nhiệt rắn và mô phỏng nhiệt độ chất lỏng được sử dụng cho quá trình mô phỏng nhiệt. 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 độ 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.Chất hàn AuSnquá trình đóng gói
Lumispot Tech sử dụng kỹ thuật đóng gói với chất hàn AnSn thay vì chất hàn indium truyền thống để giải quyết các vấn đề liên quan đến mỏi nhiệt, di chuyển điện tử và di chuyển điện-nhiệt do chất hàn indium gây ra. Bằng cách sử dụng chất hàn AuSn, công ty chúng tôi hướng đến việc nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm. Việc thay thế này được thực hiện trong khi vẫn đảm bảo khoảng cách giữa các thanh hàn không đổi, góp phần hơn nữa vào việc cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm.
Trong công nghệ đóng gói laser bán dẫn trạng thái rắn công suất cao, kim loại indi (In) đã được nhiều nhà sản xuất quốc tế lựa chọn làm vật liệu hàn do những ưu điểm như điểm nóng chảy thấp, ứng suất hàn thấp, dễ thao tác, khả năng biến dạng dẻo và thấm tốt. Tuy nhiên, đối với laser bán dẫn trạng thái rắn hoạt động liên tục, ứng suất thay đổi sẽ gây ra hiện tượng mỏi ứng suất ở lớp hàn indi, dẫn đến hỏng sản phẩm. Đặc biệt ở nhiệt độ cao và thấp, cũng như ở độ rộng xung dài, tỷ lệ hỏng hóc của mối hàn indi rất rõ rệt.
So sánh kết quả thử nghiệm độ bền tăng tốc của laser với các loại bao bì hàn khác nhau.
Sau 600 giờ lão hóa, tất cả các sản phẩm được bọc bằng chất hàn indium đều bị hỏng; trong khi đó, các sản phẩm được bọc bằng thiếc vàng hoạt động hơn 2.000 giờ mà hầu như không có sự thay đổi về công suất; điều này phản ánh ưu điểm của lớp bọc AuSn.
Để nâng cao độ tin cậy của các laser bán dẫn công suất cao đồng thời duy trì tính nhất quán của các chỉ số hiệu suất khác nhau, Lumispot Tech sử dụng chất hàn cứng (AuSn) làm vật liệu đóng gói mới. Việc sử dụng vật liệu nền có hệ số giãn nở nhiệt phù hợp (CTE-Matched Submount), giúp giải phóng hiệu quả ứng suất nhiệt, là một giải pháp tốt cho các vấn đề kỹ thuật có thể gặp phải trong quá trình chuẩn bị chất hàn cứng. Điều kiện cần thiết để vật liệu nền (submount) có thể được hàn vào chip bán dẫn là quá trình mạ kim loại bề mặt. Mạ kim loại bề mặt là sự hình thành một lớp chắn khuếch tán và lớp thấm chất hàn trên bề mặt vật liệu nền.
Sơ đồ mô tả cơ chế điện di của laser được bao bọc trong chất hàn indium.
Để nâng cao độ tin cậy của các laser bán dẫn công suất cao đồng thời duy trì tính nhất quán của các chỉ số hiệu suất khác nhau, Lumispot Tech sử dụng chất hàn cứng (AuSn) làm vật liệu đóng gói mới. Việc sử dụng vật liệu nền có hệ số giãn nở nhiệt phù hợp (CTE-Matched Submount), giúp giải phóng hiệu quả ứng suất nhiệt, là một giải pháp tốt cho các vấn đề kỹ thuật có thể gặp phải trong quá trình chuẩn bị chất hàn cứng. Điều kiện cần thiết để vật liệu nền (submount) có thể được hàn vào chip bán dẫn là quá trình mạ kim loại bề mặt. Mạ kim loại bề mặt là sự hình thành một lớp chắn khuếch tán và lớp thấm chất 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 giữa chất hàn và vật liệu nền, ngăn ngừa sự hình thành các lỗ rỗng trong lớp hàn. Việc mạ kim loại bề mặt cũng có thể ngăn ngừa 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, từ đó cải thiện độ bền mối 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 được hiệu quả hiện tượng mỏi ứng suất, oxy hóa và di chuyển điện nhiệt của indium 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 điện nhiệt của chất hàn indium.
Giải pháp từ Lumispot Tech
Trong các laser hoạt động liên tục hoặc xung, nhiệt lượng sinh ra do sự hấp thụ bức xạ bơm bởi 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, tạo ra gradient nhiệt độ, gây ra sự thay đổi chiết suất của môi trường và từ đó tạo ra các hiệu ứng nhiệt khác nhau. Sự tích tụ nhiệt bên trong môi trường khuếch đại dẫn đến hiệu ứng thấu kính nhiệt và hiệu ứng lưỡng chiết do nhiệt, gây ra tổn thất nhất định trong hệ thống laser, ảnh hưởng đến độ ổn định của laser trong khoang cộng hưởng và chất lượng chùm tia đầu ra. Trong một hệ thống laser hoạt động liên tục, ứng suất nhiệt trong môi trường khuếch đại thay đổi khi công suất bơm tăng lên. Các hiệu ứng nhiệt khác nhau trong hệ thống ảnh hưởng nghiêm trọng đến toàn bộ hệ thống laser, làm giảm chất lượng chùm tia và công suất đầu ra, đây là một trong những vấn đề cần giải quyết. Làm thế nào để ức chế và giảm thiểu hiệu quả ảnh hưởng nhiệt của tinh thể trong quá trình hoạt động là vấn đề mà các nhà khoa học đã trăn trở từ lâu, 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 công suất cao được bơm bằng LD, vấn đề về laser Nd:YAG với khoang thấu kính nhiệt đã được giải quyết, nhờ đó mô-đun có thể đạt được công suất cao đồng thời duy trì chất lượng chùm tia cao.
Trong một dự án phát triển laser Nd:YAG công suất cao được bơm bằng LD, Lumispot Tech đã phát triển mô-đun G2-A, giải quyết triệt để vấn đề công suất thấp 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 bài: 24/7/2023