Encapsulation הלחמה של דיודה לייזר בר ערימות | AuSn ארוז |
אורך גל מרכזי | 1064 ננומטר |
כוח פלט | ≥55W |
זרם עובד | ≤30 A |
מתח עבודה | ≤24V |
מצב עבודה | CW |
אורך חלל | 900 מ"מ |
מראה פלט | T = 20% |
טמפרטורת מים | 25±3℃ |
הביקוש למודולי לייזר שאובים באמצעות דיודות CW (Continuous Wave) גדל במהירות כמקור שאיבה חיוני עבור לייזרים במצב מוצק. מודולים אלה מציעים יתרונות ייחודיים כדי לעמוד בדרישות הספציפיות של יישומי לייזר במצב מוצק. G2 - A Diode Pump Solid State Laser, המוצר החדש של סדרת CW Diode Pump מבית LumiSpot Tech, יש תחום יישום רחב יותר ויכולות ביצועים טובות יותר.
במאמר זה נכלול תוכן המתמקד ביישומי המוצר, תכונות המוצר ויתרונות המוצר בנוגע למשאבת דיודה CW לייזר מוצק. בסוף המאמר אדגים את דוח הבדיקה של ה-CW DPL מבית Lumispot Tech ואת היתרונות המיוחדים שלנו.
שדה היישום
לייזרים מוליכים למחצה בהספק גבוה משמשים בעיקר כמקורות משאבה עבור לייזרים במצב מוצק. ביישומים מעשיים, מקור שאיבת דיודות לייזר מוליכים למחצה הוא המפתח למיטוב טכנולוגיית הלייזר הנשאבת דיודה בלייזר.
סוג זה של לייזר משתמש בלייזר מוליכים למחצה עם פלט באורך גל קבוע במקום מנורת קריפטון או קסנון המסורתית כדי לשאוב את הגבישים. כתוצאה מכך, הלייזר המשודרג הזה נקרא 2ndדור של לייזר משאבת CW (G2-A), בעל המאפיינים של יעילות גבוהה, חיי שירות ארוכים, איכות קרן טובה, יציבות טובה, קומפקטיות ומיעוט.
יכולת שאיבה בעוצמה גבוהה
CW Diode Pump Source מציע פרץ אינטנסיבי של קצב אנרגיה אופטית, השואב ביעילות את מדיום ההגברה בלייזר מוצק, כדי לממש את הביצועים הטובים ביותר של הלייזר במצב מוצק. כמו כן, הספק השיא הגבוה יחסית שלו (או הספק ממוצע) מאפשר מגוון רחב יותר של יישומיםתעשייה, רפואה ומדע.
קרן מעולה ויציבות
מודול לייזר שאיבת מוליכים למחצה CW הוא בעל איכות יוצאת דופן של קרן אור, עם יציבות באופן ספונטני, שהיא חיונית למימוש תפוקת אור הלייזר המדויקת הניתנת לשליטה. המודולים מתוכננים לייצר פרופיל אלומה מוגדר ויציב, המבטיח שאיבה אמינה ועקבית של הלייזר במצב מוצק. תכונה זו עונה באופן מושלם על הדרישות של יישום לייזר בעיבוד חומרים תעשייתיים, חיתוך לייזר, ומו"פ.
פעולת גל מתמשכת
מצב העבודה CW משלב את שני היתרונות של לייזר באורך גל מתמשך והלייזר Pulsed. ההבדל העיקרי בין CW Laser ללייזר Pulsed הוא תפוקת הכוח.CW לייזר, המכונה גם לייזר גל מתמשך, יש מאפיינים של מצב עבודה יציב ויכולת לשלוח גל מתמשך.
עיצוב קומפקטי ואמין
ניתן לשלב בקלות את CW DPL בזרםלייזר במצב מוצקתלוי בעיצוב ובמבנה הקומפקטי. המבנה החזק והרכיבים האיכותיים שלהם מבטיחים אמינות ארוכת טווח, וממזערים את זמני השבתה ועלויות תחזוקה, מה שחשוב במיוחד בייצור תעשייתי ובפרוצדורות רפואיות.
ביקוש השוק של סדרת DPL - הגדלת הזדמנויות שוק
ככל שהביקוש ללייזרי מצב מוצק ממשיך להתרחב על פני תעשיות שונות, כך עולה הצורך במקורות שאיבה בעלי ביצועים גבוהים כגון מודולי לייזר שאובים באמצעות דיודות CW. תעשיות כמו ייצור, בריאות, הגנה ומחקר מדעי מסתמכות על לייזרים במצב מוצק ליישומים מדויקים.
לסיכום, כמקור שאיבת הדיודה של הלייזר מוצק, מאפייני המוצרים: יכולת שאיבה בעוצמה גבוהה, מצב פעולת CW, איכות ויציבות אלומה מצוינת ועיצוב בעל מבנה קומפקטי, מגדילים את הביקוש בשוק באלה. מודולי לייזר. כספק, Lumispot Tech גם משקיעה מאמצים רבים באופטימיזציה של הביצועים והטכנולוגיות המיושמות בסדרת DPL.
סט צרור מוצרים של G2-A DPL מבית Lumispot Tech
כל סט של מוצרים מכיל שלוש קבוצות של מודולי מערך מוערמים אופקית, כל קבוצה של מודולי מערך אופקית שואבת עוצמת שאיבה של כ-100W@25A, ועוצמת שאיבה כוללת של 300W@25A.
נקודת הקרינה של משאבת G2-A מוצגת להלן:
הנתונים הטכניים העיקריים של משאבת דיודה G2-A לייזר מוצק:
החוזק שלנו בטכנולוגיות
1. טכנולוגיית ניהול תרמית חולפת
לייזרים במצב מוצק שאובים מוליכים למחצה נמצאים בשימוש נרחב עבור יישומי גל מעין רציף (CW) עם תפוקת שיא הספק גבוהה ויישומי גל מתמשך (CW) עם תפוקת הספק ממוצעת גבוהה. בלייזרים אלו, גובה הכיור התרמי והמרחק בין שבבים (כלומר, עובי המצע והשבב) משפיעים באופן משמעותי על יכולת פיזור החום של המוצר. מרחק גדול יותר שבב לשבב מביא לפיזור חום טוב יותר אך מגדיל את נפח המוצר. לעומת זאת, אם מרווח השבבים מצטמצם, גודל המוצר יקטן, אך ייתכן שיכולת פיזור החום של המוצר תהיה לא מספקת. ניצול הנפח הקומפקטי ביותר לתכנון לייזר מוצק אופטימלי הנשאב מוליכים למחצה העונה על דרישות פיזור החום הוא משימה קשה בתכנון.
גרף של סימולציה תרמית במצב יציב
Lumispot Tech מיישמת את שיטת האלמנטים הסופיים כדי לדמות ולחשב את שדה הטמפרטורה של המכשיר. שילוב של הדמיה תרמית במצב יציב של העברת חום מוצק וסימולציה תרמית של טמפרטורת נוזל משמש לסימולציה תרמית. עבור תנאי פעולה מתמשכים, כפי שמוצג באיור שלהלן: המוצר מוצע להיות בעל מרווח וסידור שבבים אופטימליים בתנאי סימולציה תרמית במצב יציב של העברת חום מוצק. תחת המרווח והמבנה הזה, למוצר יש יכולת פיזור חום טובה, טמפרטורת שיא נמוכה והמאפיין הקומפקטי ביותר.
2.הלחמה AuSnתהליך אנקפסולציה
Lumispot Tech משתמשת בטכניקת אריזה המשתמשת בהלחמת AnSn במקום בהלחמת אינדיום מסורתית כדי לטפל בבעיות הקשורות לעייפות תרמית, אלקטרומיגרציה והגירה חשמלית-תרמית הנגרמת על ידי הלחמת אינדיום. על ידי אימוץ הלחמה AuSn, החברה שלנו שואפת לשפר את אמינות המוצר ואריכות ימים. החלפה זו מתבצעת תוך הבטחת מרווח קבוע של ערימות מוטות, דבר התורם עוד יותר לשיפור אמינות המוצר ותוחלת החיים.
בטכנולוגיית האריזה של לייזר מוצק מוליכים למחצה בהספק גבוה, מתכת אינדיום (In) אומצה כחומר הריתוך על ידי יצרנים בינלאומיים יותר בשל יתרונותיה של נקודת התכה נמוכה, מתח ריתוך נמוך, פעולה קלה ופלסטיק טוב. דפורמציה וחדירה. עם זאת, עבור לייזרים במצב מוצק שאובים מוליכים למחצה בתנאי יישום של פעולה מתמשכת, הלחץ המתחלף יגרום לעייפות מתח של שכבת ריתוך האינדיום, מה שיוביל לכשל במוצר. במיוחד בטמפרטורות גבוהות ונמוכות וברוחבי פולסים ארוכים, שיעור הכשל של ריתוך אינדיום ברור מאוד.
השוואה של בדיקות חיים מואצות של לייזרים עם חבילות הלחמה שונות
לאחר 600 שעות של יישון, כל המוצרים המכוסים בהלחמת אינדיום נכשלים; בעוד שהמוצרים העטופים בפח זהב עובדים במשך יותר מ-2,000 שעות כמעט ללא שינוי בהספק; המשקף את היתרונות של אנקפסולציה AuSn.
על מנת לשפר את האמינות של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה תוך שמירה על העקביות של מדדי ביצועים שונים, Lumispot Tech מאמצת הלחמה קשה (AuSn) כסוג חדש של חומרי אריזה. השימוש בחומר מצע תואם מקדם התפשטות תרמית (CTE-Matched Submount), שחרור יעיל של מתח תרמי, פתרון טוב לבעיות הטכניות שעלולות להיתקל בהכנת הלחמה קשה. תנאי הכרחי כדי שחומר המצע (תת-mount) יוכל להיות מולחם לשבב המוליך למחצה הוא מתכת פני השטח. מתכת פני השטח היא היווצרות של שכבת מחסום דיפוזיה ושכבת חדירת הלחמה על פני חומר המצע.
תרשים סכמטי של מנגנון ההגירה האלקטרונית של לייזר מכוסה בהלחמת אינדיום
על מנת לשפר את האמינות של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה תוך שמירה על העקביות של מדדי ביצועים שונים, Lumispot Tech מאמצת הלחמה קשה (AuSn) כסוג חדש של חומרי אריזה. השימוש בחומר מצע תואם מקדם התפשטות תרמית (CTE-Matched Submount), שחרור יעיל של מתח תרמי, פתרון טוב לבעיות הטכניות שעלולות להיתקל בהכנת הלחמה קשה. תנאי הכרחי כדי שחומר המצע (תת-mount) יוכל להיות מולחם לשבב המוליך למחצה הוא מתכת פני השטח. מתכת פני השטח היא היווצרות של שכבת מחסום דיפוזיה ושכבת חדירת הלחמה על פני חומר המצע.
מטרתו מחד לחסום את ההלחמה למצע דיפוזיה, מאידך לחזק את ההלחמה עם יכולת ריתוך חומר המצע, למנוע את שכבת ההלחמה של החלל. מתכת פני השטח יכולה גם למנוע את חמצון פני השטח של חומר התשתית וחדירת לחות, להפחית את התנגדות המגע בתהליך הריתוך, ובכך לשפר את חוזק הריתוך ואת אמינות המוצר. השימוש בהלחמה קשיחה AuSn כחומר הריתוך עבור לייזרים מוצקים שאובים מוליכים למחצה יכול למנוע ביעילות עייפות מתח אינדיום, חמצון ונדידה אלקטרו-תרמית ופגמים אחרים, ולשפר משמעותית את האמינות של לייזרים מוליכים למחצה כמו גם את חיי השירות של הלייזר. השימוש בטכנולוגיית עטיפה של זהב-פח יכול להתגבר על בעיות ההגירה האלקטרו-תרמית של הלחמת אינדיום.
פתרון מבית Lumispot Tech
בלייזרים רציפים או פולסים, החום שנוצר מקליטת קרינת המשאבה על ידי תווך הלייזר והקירור החיצוני של המדיום מובילים לפיזור טמפרטורה לא אחיד בתוך תווך הלייזר, וכתוצאה מכך שיפועים טמפרטורה, הגורמים לשינויים במקדם השבירה של המדיום. ולאחר מכן ייצור אפקטים תרמיים שונים. השקיעה התרמית בתוך תווך הרווח מובילה לאפקט העדשה התרמית ולאפקט השבירה הכפולה המושרה תרמית, אשר מייצר הפסדים מסוימים במערכת הלייזר, המשפיעים על יציבות הלייזר בחלל ועל איכות קרן הפלט. במערכת לייזר הפועלת ברציפות, הלחץ התרמי במדיום ההגבר משתנה ככל שעוצמת המשאבה עולה. ההשפעות התרמיות השונות במערכת משפיעות ברצינות על מערכת הלייזר כולה כדי להשיג איכות קרן טובה יותר והספק פלט גבוה יותר, שזו אחת הבעיות שיש לפתור. כיצד לעכב ולהפחית ביעילות את ההשפעה התרמית של גבישים בתהליך העבודה, מדענים היו מוטרדים במשך זמן רב, זה הפך לאחד ממוקדי המחקר הנוכחיים.
לייזר Nd:YAG עם חלל עדשה תרמית
בפרויקט של פיתוח לייזרים Nd:YAG שאובים LD בעלי הספק גבוה, נפתרו לייזר Nd:YAG עם חלל עדשה תרמית, כך שהמודול יכול לקבל הספק גבוה תוך קבלת איכות קרן גבוהה.
בפרויקט לפיתוח לייזר Nd:YAG בעל הספק גבוה LD, פיתחה לומיספוט טק את מודול G2-A, אשר פותר רבות את בעיית ההספק הנמוך יותר עקב חללים המכילים עדשה תרמית, ומאפשר למודול לקבל הספק גבוה. עם איכות אלומה גבוהה.
זמן פרסום: 24 ביולי 2023