Viena stieņa diožu lāzers

Viena stieņa diodes lāzers ietver MCC diodes lāzera joslu un CS diodes lāzera joslu. MCC Diode Laser Bar‌ attiecas uz pusvadītāju lāzera stieni, kurā tiek izmantots mikrokanālu dzesētājs (MCC). MCC lāzerstieni galvenokārt izmanto lieljaudas pusvadītāju lāzeru iepakojuma struktūrai. Tā galvenā iezīme ir efektīva siltuma izkliedes veiktspēja un spēja strādāt augsta darba cikla nepārtrauktā viļņa un gandrīz nepārtraukta viļņa apstākļos.‌ CS iepakota diodes lāzera josla attiecas uz pusvadītāju lāzera iepakojuma formu, kur “CS” apzīmē vadītspējas dzesēšanu. Šo iepakojuma formu galvenokārt izmanto lieljaudas pusvadītāju lāzeriem, īpaši augsta darba cikla un nepārtrauktas darbības režīmā, kam nepieciešams efektīvs siltuma izkliedes risinājums.

KC bārs

CS bārs

Rokas matu noņemšana

MCC diožu lāzera josla

CS diodes lāzera stienis, FAC pēc izvēles

Dzesēšanas mehānisms
‌Ūdens dzesēšana‌: Lāzera ūdens dzesēšana ir paredzēta siltuma izkliedēšanai, izmantojot ūdens cirkulāciju. Ūdens tiek cirkulēts lāzera iekšpusē un ārpusē, lai pārnestu siltumu uz ūdeni, un pēc tam tiek pārstrādāts pēc izkliedēšanas radiatorā. Ūdens dzesēšanai ir augsta siltumvadītspēja un siltuma pārneses spēja, un tā var ātrāk pārnest siltumu uz āru, tādējādi nodrošinot efektīvu un stabilu lāzera darbību un samazinot atteices līmeni‌.

‌Vadītspējas dzesēšana‌: Vadītspējas dzesēšana parasti attiecas uz materiālu, piemēram, metālu, siltumvadītspējas īpašību izmantošanu, lai izkliedētu siltumu. Šī dzesēšanas metode ir atkarīga no materiāla siltumvadītspējas efektivitātes, un to parasti izmanto mazām ierīcēm vai vietējai siltuma izkliedēšanai‌.

Piemērojamie scenāriji
‌Ūdens dzesēšana‌: piemērots scenārijiem, kas prasa ilgstošu nepārtrauktu darbību un nodrošina stabilitāti. Ūdens dzesēšana var nodrošināt labāku siltuma izkliedes efektu un samazināt atteices līmeni. Tas ir piemērots lieljaudas lāzeriem vai lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta stabilitāte‌.
‌Vadītspējas dzesēšana‌: piemērota mazām ierīcēm vai vietējai siltuma izkliedes vajadzībām. Tā kā vadītspējas dzesēšana ir atkarīga no materiāla siltumvadītspējas efektivitātes, tā siltuma izkliedes efekts ir salīdzinoši ierobežots, un tas ir piemērots ierīcēm ar zemas jaudas vai zemas siltuma izkliedes prasībām‌.

Uzturēšanas izmaksas un grūtības
Ūdens dzesēšana: nepieciešama regulāra katlakmens filtru nomaiņa un dzesēšanas šķidruma pievienošana, kam ir augstas uzturēšanas izmaksas.
Vadības dzesēšana: salīdzinoši vienkārša apkope, kas prasa tikai regulāru siltuma izkliedes komponentu tīrīšanu un zemas uzturēšanas izmaksas.

CW darba režīms
CW darba režīms nozīmē, ka lāzers darbojas nepārtraukti, un izvadītā stara enerģija paliek nemainīga un nepārtraukta. Šis darba režīms ir piemērots lietojumiem, kuriem nepieciešama stabila lāzera enerģija, piemēram, optiskās šķiedras sakariem un materiālu apstrādei. CW lāzeru izejas jauda ir salīdzinoši zema, taču tā var palikt stabila, kas ir piemērota scenārijiem, kuros nepieciešama nepārtraukta lāzera enerģijas izvade. ‌

QCW darba režīms
QCW darba režīms nozīmē, ka lāzers darbojas impulsu veidā, katra impulsa ilgums (platums) ir ierobežots, un starp impulsiem ir noteikts intervāls. QCW lāzeri parasti izstaro impulsus atkārtoti augstā frekvencē, un impulsa platumu var modulēt pēc vajadzības, lai kontrolētu lāzera izejas jaudu un impulsa enerģiju. Šis darbības režīms ir piemērots lietojuma scenārijiem ar augstām laika izšķirtspējas prasībām, piemēram, radaru sistēmām un medicīnas iekārtām. QCW lāzeru augstas enerģijas īsie impulsi var nodrošināt precīzu mērījumu un ārstēšanas efektu. ‌

Īpaši lietojumprogrammu scenāriji
‌CW darba režīms‌: piemērots lietojumiem, kuriem nepieciešama stabila lāzera enerģija, piemēram, optiskās šķiedras sakariem un materiālu apstrādei. Šajos lietojumos CW lāzeri var nodrošināt stabilu izejas jaudu, lai apmierinātu nepārtrauktas signālu pārraides vai materiālu apstrādes vajadzības.
‌QCW darba režīms‌: piemērots lietojumiem ar augstām laika izšķirtspējas prasībām, piemēram, radaru sistēmām un medicīnas iekārtām. QCW lāzeru augstas enerģijas īsie impulsi var nodrošināt precīzu mērījumu un ārstēšanas efektu.

Dažādas dzesēšanas metodes: CS iepakots lāzera stienis izmanto pasīvo dzesēšanu, un parasti nav nepieciešamas papildu dzesēšanas sistēmas, piemēram, dejonizēts ūdens un augstspiediena sūkņa cirkulācijas dzesēšana. Mikrokanālu lāzera joslā tiek izmantota šķidruma dzesēšana, īpaši mikrokanālu dzesētājs (MCC), kura dzesēšanas šķidruma ieplūde atrodas netālu no lāzera stieņa, ar augstu siltuma izkliedes efektivitāti.
Strukturālā atšķirība: CS iepakotās diodes stieņa struktūra ir salīdzinoši vienkārša un var nebūt saistīta ar sarežģītu dzesēšanas kanālu dizainu. Mikrokanālu diodes joslā ir mikrokanālu dzesētājs, kas ir svarīga tā struktūras sastāvdaļa efektīvai siltuma izkliedēšanai.

• Apkopes prasības:CS pakete: dizains bez apkopes, bez mikrokanālu lāzera diodes, bez dejonizēta ūdens un augstspiediena sūkņa cirkulācijas dzesēšanas.
• Mikrokanālu lāzera diodes josla:Nepieciešama regulāra dzesēšanas sistēmas apkope.
• Dažādi lietojumprogrammu scenāriji:Pateicoties tās bezapkopes un vienkāršajai dzesēšanas metodei, CS iepakots diodes stienis ir ļoti piemērots rūpnieciska līmeņa lāzera lietojumiem.

Mikrokanālu diodes stienis ir vairāk piemērots izmantošanai augsta darba cikla un nepārtraukta darba režīmā, pateicoties tā augstajai siltuma izkliedes efektivitātei.

CS lāzera stieņa ar FAC objektīvu galvenās funkcijas ietver gaismas fokusēšanu, stara virziena uzlabošanu un stara novirzes leņķa samazināšanu. ‌

Lāzera stieņa izstarotā gaisma jau ir pati lāzera gaisma, taču, tā kā tā parasti ir elipses vai komas formas, kad tā izplūst no rezonatora, tās fokusēšanai ir nepieciešams objektīvs. Objektīva funkcija ir fokusēt šos starus gaismas punktā, tādējādi uzlabojot stara virzienu un samazinot staru kūļa novirzes leņķi‌.

Fokusa gaisma
Lēca var efektīvi fokusēt lāzerdiodes izstaroto gaismu, veidojot gaismas punktu. Šis fokusēšanas efekts var ievērojami palielināt gaismas projekcijas attālumu un spilgtumu, padarot lāzerdiožu lietošanu efektīvāku un praktiskāku‌.

Uzlabojiet stara virzienu
Fokusējot caur objektīvu, lāzerdiodes izstarotais stars var būt koncentrētāks un virzīgāks. Tas nozīmē, ka stars var precīzāk izplatīties noteiktā virzienā, samazinot staru kūļa izkliedi un difūziju un uzlabojot staru pārraides efektivitāti‌.

Samaziniet staru kūļa novirzes leņķi
Lēcu izmantošana var ievērojami samazināt lāzera diodes izstarotā stara diverģences leņķi. Samazināts diverģences leņķis nozīmē, ka stars var uzturēt mazāku izplatību izplatīšanās laikā, tādējādi uzlabojot staru kolimāciju un stabilitāti.

Izmantojot ar ūdeni dzesējamus lāzera MCC lāzerstieņus, pievērsiet uzmanību šādiem punktiem‌.
‌Nodrošiniet pareizu ūdens dzesēšanas sistēmas uzstādīšanu un pievienošanu‌: ieskaitot ūdens dzesētājus, ūdens caurules un dzesēšanas šķidrumus, pārbaudiet, vai savienojums ir stingrs, un izvairieties no ūdens noplūdes vai noplūdes‌.
‌Izvēlieties piemērotu dzesēšanas šķidrumu‌: ieteicams izmantot šķidrumu ar labu siltuma izkliedes un pretkorozijas īpašībām, piemēram, destilētu ūdeni vai dzesēšanas šķidruma maisījumu, kā arī izvairīties no tādu šķidrumu lietošanas, kas bojā iekārtu‌.
‌Kontrolēt ūdens dzesēšanas sistēmas temperatūru‌: atbilstoši lāzera prasībām un darba videi noregulējiet temperatūru, lai nodrošinātu, ka iekārta darbojas atbilstošā temperatūrā. Pārāk augsta vai pārāk zema temperatūra nav laba.
Regulāri tīriet ūdens dzesēšanas sistēmu: neļaujiet ūdensvadiem, dzesētājiem utt. aizsprostot netīrumus, kas ietekmē siltuma izkliedes efektivitāti. Tīrīšanai izmantojiet mīkstu suku vai saspiestu gaisu.
‌Novērst sasalšanu‌: zemas temperatūras vidē nodrošiniet, lai lāzers un ūdens dzesētājs vienmēr atrastos vidē, kas pārsniedz 0 grādus pēc Celsija, vai arī turiet lāzeru un ūdens dzesētāju ieslēgtā stāvoklī, lai nepieļautu, ka ūdens caurulē nokļūst sasalšana.
‌Izmantojiet antifrīzu‌: kad temperatūra nokrītas zem 0 grādiem, izmantojiet antifrīzu visam dzesēšanas ūdenim; ja tas netiek lietots ilgu laiku vai ir izslēgta strāva, izlejiet ūdeni ūdens dzesētājā un uzglabājiet iekārtu vidē, kas ir augstāka par 5 grādiem.
Izmantojot iepriekš minētos pasākumus, var nodrošināt, ka ar ūdeni dzesētais MCC lāzera stienis saglabā optimālu veiktspēju un pagarina tā kalpošanas laiku lietošanas laikā.

CS iepakotās lāzerdiodes sastāvdaļas galvenokārt ietver šādas daļas:

Lāzera mikroshēma: šī ir lāzera diodes galvenā daļa, kas ir atbildīga par lāzera gaismas izstarošanu. Lāzera mikroshēma parasti sastāv no pn savienojuma, kas sastāv no p-veida pusvadītāja un n-veida pusvadītāja, kas satur aktīvo slāni, kas izstaro gaismu, un pārklājumu, kas atstaro gaismu.

Metalizācijas slānis: Metalizācijas slāni izmanto, lai savienotu lāzera mikroshēmu un citus komponentus. Tas parasti ir sadalīts izolācijas režģī, un katods un anods ir izveidoti uz šī slāņa.

Montāžas substrāts: montāžas substrātu izmanto, lai nostiprinātu un atbalstītu lāzera mikroshēmu un nodrošinātu siltuma izkliedi. Dažos gadījumos montāžas substrātu izmanto arī siltuma izlietnes izolēšanai.

Siltuma izkliedes ceļš: lai nodrošinātu, ka lāzera diode darbības laikā nepārkarst, parasti tiek izveidots siltuma izkliedes ceļš. Siltuma izkliedes ceļš var būt vertikāls vai horizontāls atkarībā no iepakojuma konstrukcijas

‌Lāzera stara smaida efekts‌ attiecas uz faktu, ka pusvadītāju lāzera masīvā (LDA) iepakošanas procesā radītā termiskā sprieguma dēļ lāzera mikroshēma rada gaismu izstarojošu lieci ātrās ass virzienā, izraisot katras gaismas plankumus. gaismu izstarojošo vienību, lai tā neatrastos taisnā līnijā. Šī parādība ir pazīstama kā "smaida" efekts.

Cēlonis
Galvenais "smaida" efekta cēlonis ir termiskās izplešanās koeficienta neatbilstība starp lāzera mikroshēmu un iepakojuma materiāliem, piemēram, substrāta siltuma izlietni iepakošanas procesā, kā rezultātā rodas termiskais stress. Šis termiskais spriegums vēl vairāk palielinās, kad lāzers darbojas, izraisot lāzera mikroshēmas saliekšanos, tādējādi ietekmējot stara linearitāti.

Ietekme
"Smaida" efektam ir būtiska ietekme uz staru kūļa kvalitāti, kas galvenokārt izpaužas kā staru kūļa linearitātes pasliktināšanās un vienmērīgs gaismas plankumu sadalījums. Tas palielinās staru kolimācijas, formēšanas un šķiedru savienošanas grūtības, tādējādi ietekmējot lāzera kopējo veiktspēju.

Praktiskās sekas un risinājumi
Praktiskajos lietojumos "smaida" efekts ietekmēs lieljaudas pusvadītāju lāzeru staru kvalitāti, īpaši lietojumos, kuriem nepieciešama augstas precizitātes izlīdzināšana. Lai samazinātu "smaida" efekta ietekmi, to var uzlabot, optimizējot iepakošanas procesu, izmantojot materiālus ar atbilstošāku termiskās izplešanās koeficientu un projektēšanā ņemot vērā temperatūras izmaiņu ietekmi uz sijas kvalitāti.

CS lāzerdiožu (LD) pielietojums drukas tehnoloģijā galvenokārt ir atkarīgs no to augstās efektivitātes, liela jaudas blīvuma un precīzas kontroles. Lāzera diodes ģenerē lāzerus, izmantojot stimulētās emisijas principu, ko izmanto materiālu precīzai noņemšanai vai sacietēšanai drukas procesa laikā.

Lāzerdiožu darbības princips
Lāzerdiodes pamatstruktūra ir PN pāreja, kas sastāv no P tipa pusvadītāja un N tipa pusvadītāja, kas leģēts ar dažādiem piemaisījumiem. Kad PN krustojumam tiek piemērota novirze uz priekšu, elektroni pārvietojas no N apgabala uz P apgabalu, un caurumi pārvietojas no P apgabala uz N apgabalu. Šie elektroni un caurumi rekombinējas netālu no PN savienojuma, lai radītu fotonus. Lai ģenerētu lāzerus, ir nepieciešami arī stimulētās emisijas un optiskie rezonatori. Stimulētā emisija nozīmē, ka tad, kad elektrons pārlec no augstāka enerģijas līmeņa uz zemāku enerģijas līmeni, tiek atbrīvots fotons. Ja šis fotons mijiedarbojas ar citu elektronu augstā enerģijas līmenī, tas liks elektronam arī atbrīvot fotonu ar tādu pašu frekvenci un fāzi, tādējādi panākot gaismas pastiprināšanos. Optiskais rezonators izmanto reflektoru, lai atspoguļotu fotonus dobumā, vēl vairāk palielinot fotonu skaitu un galu galā veidojot lāzeru. ‌

Lāzerdiožu pielietojums drukas tehnoloģijā
Drukas tehnoloģijā lāzera diodes galvenokārt izmanto lāzerdrukā. Lāzerprintera galvenā sastāvdaļa ir lāzerskeneris, kas skenē gaismjutīgas cilindra virsmu ar lāzera staru, ko rada lāzerdiode. Kad lāzera stars apstaro gaismjutīgo cilindru, fotovadošais materiāls uz gaismjutīgā cilindra absorbē lāzera enerģiju un veido elektrostatisku latentu attēlu. Pēc tam toneris tiek adsorbēts uz elektrostatiskā latentā attēla, lai pabeigtu drukāšanas procesu.

MCC lāzera diožu stieņus var iesaiņot lāzera diožu kaudzē. ‌

MCC lāzera diožu stieņus var iesaiņot lāzerdiožu kaudzē ar vertikālu steksu (V-stack). Vertikālo skursteņu pusvadītāju lāzeri atrisina horizontālo masīvu lāzeru staru kūļa kvalitātes problēmu, un to stara kvalitāte atbilst viena lāzera stara staru kūļa kvalitātei, kas ir piemērota lietojumiem ar augstām staru kūļa kvalitātes prasībām‌. Turklāt, uzlabojot iepakošanas tehnoloģiju, lāzera stieņu skaitu vertikāli saliktā lāzerā var palielināt no dažiem līdz 70, un maksimālā izejas jauda var sasniegt arī KW.

Iepakojuma struktūra
MCC lāzerdiodes stieņu iepakojuma struktūra parasti ietver katodu, anodu, dzesēšanas šķidruma ieplūdi un izvadi. Dzesēšanas šķidruma dzesēšanas šķidruma ieplūde atrodas tuvu lāzera bloka anodam, savukārt dzesēšanas šķidruma izvade atrodas tuvu katodam‌. Šī struktūra ļauj MCC lāzerdiodes stieņiem efektīvi izkliedēt siltumu un pārvaldīt siltumu, kad tie ir sakrauti masīvā.

Lietojumprogrammu scenāriji
Pēc iepakošanas lāzerdiožu skapītī MCC lāzerdiožu stieņus var izmantot dažādiem lieljaudas lāzera pieprasījuma scenārijiem, piemēram, rūpnieciskai apstrādei, zinātniskiem pētījumiem, medicīnas iekārtām utt. Pateicoties to lielajai jaudai un labajai staru kvalitātei, MCC Lāzera diožu stieņi pēc iepakošanas var atbilst augstajām lāzera aprīkojuma prasībām šajos laukos.

Viena stieņa diožu lāzeri ir pieejami neuzmontētās lāzerdiodes stieņos vai uzstādīti vadoši vai aktīvi atdzesētos iepakojumos. Lielākā daļa diožu joslu darbojas viļņa garuma apgabalā no 755 līdz 860 nm vai no 940 nm līdz 980 nm. Visizcilākie ir 808 nm (neodīma lāzeru sūknēšanai) un 940 nm (Yb:YAG sūknēšanai) viļņu garumi. Vēl viens svarīgs viļņa garums ir aptuveni 975–980 nm, lai sūknētu ar erbiju vai iterbiju leģētus lieljaudas šķiedru lāzerus un pastiprinātājus. Tipiska pasīvi dzesēta diode tiek piedāvāta uz CS stiprinājuma, standarta pakete, kas ir saderīga ar termoelektrisko dzesētāju (TEC) balstītu montāžas armatūru. CS stiprinājums ir piemērots gandrīz CW (QCW) un vidējas jaudas CW darbībai. Aktīvai ūdens dzesēšanai tas izmanto mikrokanālu siltuma izlietnes. Lai palielinātu izejas jaudu, var salikt vairākus stieņus horizontālā vai vertikālā virzienā.

Lieljaudas viena stieņa diožu lāzeri tiek tieši izmantoti (kā tiešo diožu lāzeri) lāzera materiālu apstrādē (piemēram, lāzera metināšana un noteiktas virsmas apstrādes) un kā medicīniskie lāzeri (piemēram, fotodinamiskajai terapijai, tetovējumu noņemšanai, lāzerķirurģijai). Diožu stieņi tiek arī turpmāk izstrādāti militārai lietošanai kā kaujas lauka lāzerieroči. Ļoti lielai jaudai (virs aptuveni 100 W) tiek izmantotas diožu skursteņi, kas ir būtiski vairāki diožu stieņi, kas novietoti vertikālā virzienā. Vēl viens izplatīts pielietojums ir lieljaudas cietvielu lāzeru sūknēšana – gan lielapjoma, gan šķiedras lāzeri.

Brandnew Technology, vienam no vadošajiem diožu lāzeru ražotājiem un piegādātājiem Ķīnā, ir profesionāla rūpnīca, kas ražo augstas kvalitātes CS-mount LD, viena stieņa diodes lāzeru, CW diodes lāzeru un pārdod par konkurētspējīgu cenu. Laipni lūdzam mūsu Ķīnā ražoto produktu vairumtirdzniecībā.