Једноструки диодни ласер

Једноструки диодни ласер укључује МЦЦ диодну ласерску шипку и ЦС диодну ласерску шипку. МЦЦ диодна ласерска шипка‌ се односи на полупроводничку ласерску шипку која користи микроканални хладњак (МЦЦ). МЦЦ Ласер Бар се углавном користи за структуру паковања полупроводничких ласера ​​велике снаге. Његова основна карактеристика је ефикасна дисипација топлоте и способност да ради под високим радним циклусом континуираног таласа и квази-континуираног таласа.‌ ЦС упакована диодна ласерска шипка се односи на облик полупроводничког ласерског паковања, где "ЦС" означава кондуктивно хлађење. Овај облик паковања се углавном користи за полупроводничке ласере велике снаге, посебно у високом радном циклусу и континуираном режиму рада, што захтева ефикасно решење за дисипацију топлоте.

МЦЦ Бар

ЦС Бар

Ручно уклањање длака

МЦЦ диодна ласерска шипка

ЦС Диоде Ласер Бар, ФАЦ опционо

Механизам за хлађење
‌Водено хлађење‌: Ласерско водено хлађење је расипање топлоте кроз циркулацију воде. Вода циркулише унутар и изван ласера ​​како би пренела топлоту на воду, а затим се рециклира након дисипације у радијатору. Водено хлађење има високу топлотну проводљивост и способност преноса топлоте и може брже пренети топлоту напоље, чиме се обезбеђује ефикасан и стабилан рад ласера ​​и смањује стопа кварова‌.

‌Кондуктивно хлађење‌: Кондуктивно хлађење се обично односи на коришћење својстава топлотне проводљивости материјала као што су метали за одвођење топлоте. Овај метод хлађења зависи од ефикасности топлотне проводљивости материјала и обично се користи за мале уређаје или локално одвођење топлоте.

Применљиви сценарији
‌Водено хлађење‌: Погодно за сценарије који захтевају дуготрајан континуирани рад и осигуравају стабилност. Водено хлађење може обезбедити бољи ефекат дисипације топлоте и смањити стопу кварова. Погодан је за ласере велике снаге или апликације које захтевају високу стабилност‌.
‌Кондуктивно хлађење‌: Погодно за мале уређаје или локалне потребе за дисипацијом топлоте. Пошто кондуктивно хлађење зависи од ефикасности топлотне проводљивости материјала, његов ефекат дисипације топлоте је релативно ограничен и погодан је за уређаје са малом снагом или ниским захтевима за расипање топлоте.

Трошкови и потешкоће одржавања
Водено хлађење: захтева редовну замену филтера за каменац и додавање расхладне течности, што има високе трошкове одржавања.
Кондуктивно хлађење: релативно једноставно одржавање, које захтева само редовно чишћење компоненти за расипање топлоте и ниске трошкове одржавања.

ЦВ режим рада
ЦВ режим рада значи да ласер ради на континуални начин, а енергија излазног зрака остаје константна и непрекидна. Овај режим рада је погодан за апликације које захтевају стабилну ласерску енергију, као што су комуникације са оптичким влакнима и обрада материјала. Излазна снага ЦВ ласера ​​је релативно мала, али може остати стабилна, што је погодно за сценарије који захтевају континуирани излаз ласерске енергије. ‌

КЦВ радни режим
КЦВ режим рада значи да ласер ради у облику импулса, трајање (ширина) сваког импулса је ограничено, а између импулса постоји одређени интервал. КЦВ ласери обично емитују импулсе више пута на високој фреквенцији, а ширина импулса се може модулирати по потреби за контролу излазне снаге и енергије импулса ласера. Овај режим рада је погодан за сценарије примене са високим захтевима за временску резолуцију, као што су радарски системи и медицинска опрема. Високоенергетски кратки импулси КЦВ ласера ​​могу пружити прецизно мерење и ефекте третмана. ‌

Специфични сценарији примене
‌ЦВ радни режим‌: Погодно за апликације које захтевају стабилну ласерску енергију, као што су комуникације оптичким влакнима и обрада материјала. У овим применама, ЦВ ласери могу да обезбеде стабилну излазну снагу како би задовољили континуиране потребе преноса сигнала или обраде материјала.
‌КЦВ радни режим‌: Погодно за апликације са високим захтевима за временску резолуцију, као што су радарски системи и медицинска опрема. Високоенергетски кратки импулси КЦВ ласера ​​могу пружити прецизно мерење и ефекте третмана.

Различите методе хлађења: ЦС упакована ласерска шипка усваја пасивно хлађење и обично не захтева додатне системе хлађења као што су дејонизована вода и циркулационо хлађење пумпе високог притиска. Микроканална ласерска шипка усваја течно хлађење, посебно микроканални хладњак (МЦЦ), чији се улаз расхладне течности налази у близини ласерске шипке, са високом ефикасношћу одвођења топлоте.
Структурна разлика: Структура ЦС упаковане диодне шипке је релативно једноставна и можда не укључује сложен дизајн канала за хлађење. Микроканална диодна шипка садржи микроканални хладњак, који је важан део његове структуре за ефикасно одвођење топлоте.

• Захтеви за одржавање:ЦС пакет: дизајн без одржавања, без микроканалне ласерске диоде, без дејонизоване воде и циркулационог хлађења пумпе високог притиска.
• Микроканална ласерска диодна трака:Потребно је редовно одржавање расхладног система.
• Различити сценарији апликације:Због једноставног начина хлађења који не захтева одржавање, ЦС упакована диода је веома погодна за индустријске примене ласера.

Микроканална диодна шипка је погоднија за употребу у високом радном циклусу и континуираном радном режиму због своје високе ефикасности одвођења топлоте.

Главне функције ЦС ласерске траке са ФАЦ сочивом укључују фокусирање светлости, повећање усмерености зрака и смањење угла дивергенције зрака. ‌

Светлост коју емитује ласерска шипка је већ сама ласерска светлост, али пошто је обично елиптична или у облику коме када излази из резонатора, потребно јој је сочиво да би се фокусирало. Функција сочива је да фокусира ове зраке у светлосну тачку, чиме се повећава усмереност зрака и смањује угао дивергенције зрака‌.

Фоцус Лигхт
Сочиво може ефикасно да фокусира светлост коју емитује ласерска диода да формира светлосну тачку. Овај ефекат фокусирања може значајно повећати удаљеност пројекције и осветљеност светлости, чинећи примену ласерских диода ефикаснијом и практичнијом‌.

Повећајте усмереност зрака
Фокусирањем кроз сочиво, сноп који емитује ласерска диода може бити концентрисанији и усмеренији. То значи да се сноп може прецизније ширити у одређеном правцу, смањујући расејање и дифузију снопа и побољшавајући ефикасност преноса зрака‌.

Смањите угао дивергенције зрака
Употреба сочива може значајно смањити угао дивергенције зрака који емитује ласерска диода. Смањени угао дивергенције значи да сноп може одржавати мање ширење током пропагације, чиме се побољшава колимација и стабилност зрака‌.

Када користите ласерске МЦЦ ласерске шипке са воденим хлађењем, обратите пажњу на следеће тачке:
‌Осигурајте исправну инсталацију и повезивање система за хлађење воде‌: укључујући хладњаке за воду, водоводне цеви и расхладне течности, проверите да ли је веза чврста и избегавајте цурење или цурење воде‌.
‌Изаберите одговарајућу расхладну течност‌: Препоручује се да користите течност са добрим одводом топлоте и антикорозивним својствима, као што је дестилована вода или мешавина расхладне течности, и избегавајте коришћење течности које оштећују опрему‌.
‌Контролишите температуру система за хлађење воде‌: У складу са захтевима ласера ​​и радним окружењем, подесите температуру како бисте осигурали да опрема ради на одговарајућој температури. Превисока или прениска температура није добра.
‌Редовно чистите систем воденог хлађења‌: Избегавајте да цеви за воду, хладњаке итд. буду блокиране прљавштином, што утиче на ефикасност одвођења топлоте. Користите меку четку или компримовани ваздух за чишћење‌.
‌Спречите смрзавање‌: У окружењу са ниским температурама, уверите се да су ласерски и водени хладњак увек у окружењу изнад 0 степени Целзијуса или држите ласер и хладњак за воду у укљученом стању како бисте спречили да вода у цеви замрзавање.
‌Користите антифриз‌: Када температура падне испод 0 степена, користите антифриз за сву расхладну воду; када се не користи дуже време или је напајање искључено, испразните воду у хладњаку за воду и чувајте опрему у окружењу изнад 5 степени ‌.
Кроз горе наведене мере, може се осигурати да водено хлађени МЦЦ ласер бар одржава оптималне перформансе и продужава свој радни век током употребе.

ЦС упаковане компоненте ласерске диоде углавном укључују следеће делове:

Ласерски чип: Ово је основни део ласерске диоде, одговоран за емитовање ласерске светлости. Ласерски чип се обично састоји од пн споја састављеног од полупроводника п-типа и полупроводника н-типа, који садржи активни слој који емитује светлост и премаз који рефлектује светлост.

Слој метализације: Слој метализације се користи за повезивање ласерског чипа и других компоненти. Обично је подељен на изолациону мрежу, а катода и анода су пројектоване на овом слоју.

Подлога за монтажу: Подлога за монтажу се користи за фиксирање и подршку ласерског чипа и обезбеђивање дисипације топлоте. У неким случајевима, монтажна подлога се такође користи за изолацију хладњака.

Пут одвођења топлоте: Да би се осигурало да се ласерска диода не прегреје током рада, обично постоји дизајн путање топлоте. Пут одвођења топлоте може бити вертикални или хоризонтални, у зависности од дизајна паковања

‌Ефекат осмеха ласерског снопа‌ се односи на чињеницу да у полупроводничком ласерском низу (ЛДА), услед топлотног напрезања унетог током процеса паковања, ласерски чип производи савијање које емитује светлост у правцу брзе осе, изазивајући светлосне тачке сваког јединица која емитује светлост да не буде у правој линији. Овај феномен је познат као ефекат "осмеха".

Узрок
Главни узрок ефекта „осмеха“ је неусклађеност коефицијента топлотног ширења између ласерског чипа и материјала за паковање као што је хладњак супстрата током процеса паковања, што доводи до термичког стреса. Овај термички стрес се додатно погоршава када ласер ради, што доводи до савијања ласерског чипа, што утиче на линеарност зрака‌.

Утицај
Ефекат "осмеха" има значајан утицај на квалитет зрака, који се углавном манифестује у погоршању линеарности зрака и уједначеној расподели светлосних тачака. Ово ће повећати потешкоће у колимацији зрака, обликовању и спајању влакана, чиме ће утицати на укупне перформансе ласера.

Практичне импликације и решења
У практичним применама, ефекат „осмеха“ ће утицати на квалитет зрака полупроводничких ласера ​​велике снаге, посебно у апликацијама које захтевају високо прецизно поравнање. Да би се смањио утицај ефекта „осмеха“, он се може побољшати оптимизацијом процеса паковања, коришћењем материјала са одговарајућим коефицијентом топлотног ширења и узимањем у обзир утицаја температурних промена на квалитет зрака у дизајну.

Примена ЦС ласерских диода (ЛД) у технологији штампања углавном се ослања на њихову високу ефикасност, велику густину снаге и прецизну контролу. Ласерске диоде генеришу ласере на принципу стимулисане емисије, који се користе за прецизну аблацију или сушење материјала током процеса штампања.

Принцип рада ласерских диода
Основна структура ласерске диоде је ПН спој, који се састоји од полупроводника типа П и полупроводника Н типа допираног различитим примесама. Када се пристрасност унапред примени на ПН спој, електрони се крећу из Н региона у П регион, а рупе се крећу из П региона у Н регион. Ови електрони и рупе се рекомбинују у близини ПН споја да би генерисали фотоне. За генерисање ласера ​​потребна је и стимулисана емисија и оптички резонатори. Стимулисана емисија значи да када електрон скочи са вишег енергетског нивоа на нижи енергетски ниво, фотон се ослобађа. Ако овај фотон ступи у интеракцију са другим електроном на високом енергетском нивоу, то ће узроковати да електрон такође ослободи фотон исте фреквенције и фазе, чиме се постиже појачање светлости. Оптички резонатор користи рефлектор да рефлектује фотоне у шупљини, додатно повећавајући број фотона и на крају формирајући ласер. ‌

Примена ласерских диода у технологији штампе
У технологији штампања, ласерске диоде се углавном користе у ласерској штампи. Основна компонента ласерског штампача је ласерски скенер, који скенира површину фотоосетљивог бубња ласерским снопом који генерише ласерска диода. Када ласерски сноп озрачи фотоосетљиви бубањ, фотокондуктивни материјал на фотоосетљивом бубњу апсорбује ласерску енергију и формира електростатичку латентну слику. Након тога, тонер се адсорбује на електростатичку латентну слику да би се завршио процес штампања.

МЦЦ ласерске диодне шипке могу се упаковати у пакет ласерских диода. ‌

МЦЦ ласерске диодне шипке се могу спаковати у стог ласерских диода вертикалним стеком (В-стацк). Полупроводнички ласери са вертикалним слојем превазилазе проблем квалитета снопа хоризонталних ласера, а њихов квалитет снопа је у складу са квалитетом једног ласерског снопа, што је погодно за апликације са високим захтевима за квалитет снопа‌. Поред тога, са унапређењем технологије паковања, број ласерских шипки у вертикално наслаганом ласеру може се повећати са неколико на 70, а максимална излазна снага такође може достићи КВ.

Структура паковања
Структура паковања МЦЦ ласерских диодних шипки углавном укључује катоду, аноду, улаз и излаз расхладне течности. Улаз расхладне течности је близу аноде ласерског низа, док је излаз расхладне течности близу катоде‌. Ова структура омогућава МЦЦ ласерским диодним шипкама да ефикасно расипају топлоту и управљају топлотом када су наслагане у низ.

Сценарији примене
Након паковања у низ ласерских диода, МЦЦ ласерске диодне шипке се могу применити на различите сценарије потражње за ласером велике снаге, као што су индустријска обрада, научна истраживања, медицинска опрема, итд. Због њихове велике излазне снаге и доброг квалитета зрака, МЦЦ Ласерске диоде могу да задовоље високе захтеве за ласерску опрему у овим областима након паковања.

Једноструки диодни ласер доступни су у немонтираним ласерским диодним шипкама или монтирани у кондуктивно или активно хлађеним пакетима. Већина диодних шипки ради у области таласне дужине од 755 до 860 нм или између 940 нм и 980 нм. Најистакнутије су таласне дужине од 808 нм (за пумпање неодимијумских ласера) и 940 нм (за пумпање Иб:ИАГ). Још једна важна таласна дужина је око 975–980 нм за пумпање ласера ​​и појачала са влакнима велике снаге допираних ербијумом или итербијумом. Типична пасивно хлађена диода се нуди на ЦС носачу, стандардном пакету који је компатибилан са термоелектричним хладњаком (ТЕЦ) за монтажу. ЦС носач је прикладан за квази-ЦВ (КЦВ) и ЦВ рад средње снаге. За активно водено хлађење користи микро-каналне хладњаке. Више шипки се могу наслагати у хоризонталном или вертикалном правцу да би се повећала излазна снага.

Диодни ласери велике снаге са једном шипком се директно користе (као директни диодни ласери) у ласерској обради материјала (нпр. ласерско заваривање и одређени површински третмани) и као медицински ласери (нпр. за фотодинамичку терапију, уклањање тетоважа, ласерску хирургију). Диодне шипке су такође даље развијене за војну употребу као ласерско оружје на бојном пољу. За веома велике снаге (изнад 100 В), користи се диода, која је неопходна неколико диодних шипки наслаганих у вертикалном правцу. Још једна уобичајена примена је пумпање чврстих ласера ​​велике снаге – и масивних и фибер ласера.

Бранднев Тецхнологи, један од водећих произвођача и добављача диодних ласера ​​у Кини, има професионалну фабрику која производи висококвалитетне ЦС-моунт ЛД, сингле бар диодни ласер, ЦВ диодни ласер и продаје по конкурентним ценама. Добродошли у велепродају наших производа произведених у Кини.