В областта на мощните лазери, лазерните пръти са незаменими основни компоненти. Те не само служат като основни единици за генериране на енергия, но и въплъщават прецизността и интеграцията на съвременното оптоелектронно инженерство.—което им е спечелило прякора: „двигателят“ на лазерните системи. Но каква точно е структурата на лазерната лента и как тя доставя десетки или дори стотици ватове мощност от само няколко милиметра размер? Тази статия изследва вътрешната архитектура и инженерните тайни зад лазерните ленти.
1. Какво е лазерна лента?
Лазерната лента е устройство с високомощно излъчване, съставено от множество лазерни диодни чипове, разположени странично върху един субстрат. Въпреки че принципът му на работа е подобен на този на един полупроводников лазер, лазерната лента използва многоемитерно разположение, за да постигне по-висока оптична мощност и по-компактен форм-фактор.
Лазерните ленти се използват широко в промишления, медицинския, научния и отбранителния сектор, както като директни лазерни източници, така и като помпени източници за влакнести лазери и твърдотелни лазери.
2. Структурен състав на лазерна лента
Вътрешната структура на лазерната лента пряко определя нейната производителност. Тя се състои предимно от следните основни компоненти:
①Масив от емитери
Лазерните ленти обикновено се състоят от 10 до 100 емитера (лазерни кухини), разположени един до друг. Всеки емитер е около 50–150μm широк и действа като независима област на усилване, включваща PN преход, резонансна кухина и вълноводна структура за генериране и излъчване на лазерна светлина. Въпреки че всички емитери споделят един и същ субстрат, те обикновено се задвижват електрически паралелно или по зони.
2Структура на полупроводниковия слой
В основата на лазерната лента е набор от полупроводникови слоеве, включително:
- P-тип и N-тип епитаксиални слоеве (образуващи PN прехода)
- Активен слой (напр. квантова яма), който генерира стимулирано излъчване
- Вълноводен слой, осигуряващ контрол на режима в странична и вертикална посока
- Брагови рефлектори или HR/AR покрития, които подобряват насочената мощност на лазера
③Структура за управление на основата и температурата
Емитерите се отглеждат върху монолитен полупроводников субстрат (обикновено GaAs). За ефективно разсейване на топлината, лазерната лента се запоява върху високопроводими подложки, като мед, W-Cu сплав или CVD диамант, и се свързва с радиатори и активни охладителни системи.
4Емисионна повърхност и система за колимация
Поради големите ъгли на отклонение на излъчените лъчи, лазерните ленти обикновено са оборудвани с микролещи (FAC/SAC) за колимация и оформяне на лъча. За определени приложения е необходима допълнителна оптика.—като цилиндрични лещи или призми—се използват за контрол на дивергенцията в далечното поле и качеството на лъча.
3. Ключови структурни фактори, влияещи върху производителността
Структурата на лазерната лента играе решаваща роля за определянето на нейната стабилност, ефективност и експлоатационен живот. Няколко ключови аспекта включват:
①Дизайн за управление на температурата
Лазерните ленти се отличават с висока плътност на мощността и концентрирана топлина. Ниското термично съпротивление е от съществено значение, постигнато чрез запояване с AuSn или индиево свързване, комбинирано с микроканално охлаждане за равномерно разсейване на топлината.
2Оформяне и подравняване на гредата
Множеството емитери често страдат от лоша кохерентност и несъответствие на вълновия фронт. Прецизният дизайн и подравняване на лещите са от решаващо значение за подобряване на качеството на лъча в далечното поле.
③Контрол на стреса и надеждност
Несъответствията в коефициентите на термично разширение на материалите могат да доведат до деформация или микропукнатини. Опаковките трябва да бъдат проектирани така, че да разпределят механичното напрежение равномерно и да издържат на термични цикли без разграждане.
4. Бъдещи тенденции в дизайна на лазерни ленти
С нарастването на търсенето на по-висока мощност, по-малки размери и по-голяма надеждност, структурите на лазерните ленти продължават да се развиват. Ключовите насоки за развитие включват:
①Разширяване на дължината на вълната: Удължаване до 1.5μm и средни инфрачервени ленти
2Миниатюризация: Позволява използване в компактни устройства и силно интегрирани модули
③Интелигентно опаковане: Включване на температурни сензори и системи за обратна връзка за състоянието
4Подреждане с висока плътност: Слоести масиви за постигане на киловатна мощност в компактен размер
5. Заключение
Тъй като„сърце„При високомощните лазерни системи, структурният дизайн на лазерните ленти пряко влияе върху оптичните, електрическите и термичните характеристики на цялостната система. Интегрирането на десетки емитери в структура с ширина само милиметри не само демонстрира съвременни материали и техники на производство, но и представлява високото ниво на интеграция в днешно време.„фотоничната индустрия.
С поглед към бъдещето, тъй като търсенето на ефикасни и надеждни лазерни източници продължава да нараства, иновациите в структурата на лазерните ленти ще останат ключов двигател за издигането на лазерната индустрия до нови висоти.
Ако вие„Търсите експертна помощ относно опаковането на лазерни ленти, управлението на температурата или избора на продукт? Не се колебайте да се свържете с нас. Ние...„Тук сме, за да предоставим персонализирани решения, които отговарят на специфичните нужди на вашето приложение.
Време на публикуване: 02 юли 2025 г.