| Solda de encapsulamento de Pilhas de barras de laser de diodo | Embalado em AuSn |
| Comprimento de onda central | 1064nm |
| Potência de saída | ≥55W |
| Corrente de trabalho | ≤30 A |
| Tensão de trabalho | ≤24V |
| Modo de funcionamento | CW |
| Comprimento da cavidade | 900 mm |
| Espelho de saída | T = 20% |
| Temperatura da água | 25±3℃ |
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Resumo
A demanda por módulos laser CW (Onda Contínua) bombeados por diodo está crescendo rapidamente, sendo uma fonte de bombeamento essencial para lasers de estado sólido. Esses módulos oferecem vantagens exclusivas para atender aos requisitos específicos de aplicações de lasers de estado sólido. O G2 - A Diode Pump Solid State Laser, o novo produto da Série CW Diode Pump da LumiSpot Tech, possui um campo de aplicação mais amplo e melhor desempenho.
Neste artigo, abordaremos as aplicações, características e vantagens do laser de estado sólido bombeado por diodo CW. Ao final, apresentarei o relatório de testes do laser CW DPL da Lumispot Tech e suas vantagens exclusivas.
O Campo de Aplicação
Os lasers semicondutores de alta potência são usados principalmente como fontes de bombeamento para lasers de estado sólido. Em aplicações práticas, uma fonte de bombeamento por diodo laser semicondutor é fundamental para otimizar a tecnologia de laser de estado sólido bombeado por diodo laser.
Este tipo de laser utiliza um laser semicondutor com saída de comprimento de onda fixo em vez da tradicional lâmpada de criptônio ou xenônio para bombear os cristais. Como resultado, este laser aprimorado é chamado de 2ndgeração de laser de bombeamento CW (G2-A), que possui as características de alta eficiência, longa vida útil, boa qualidade do feixe, boa estabilidade, compacidade e miniaturização.
Capacidade de bombeamento de alta potência
A fonte de bombeamento de diodo CW oferece uma intensa emissão de energia óptica, bombeando eficazmente o meio ativo no laser de estado sólido, para obter o melhor desempenho do laser. Além disso, sua potência de pico (ou potência média) relativamente alta permite uma gama mais ampla de aplicações em diversos setores.indústria, medicina e ciência.
Excelente viga e estabilidade.
O módulo laser de bombeamento semicondutor CW possui um feixe de luz de qualidade excepcional, com estabilidade espontânea, o que é crucial para a obtenção de uma saída de luz laser precisa e controlável. Os módulos são projetados para produzir um perfil de feixe bem definido e estável, garantindo o bombeamento confiável e consistente do laser de estado sólido. Essa característica atende perfeitamente às demandas de aplicações a laser no processamento industrial de materiais. corte a lasere P&D.
Operação de Onda Contínua
O modo de operação CW combina as vantagens do laser de onda contínua e do laser pulsado. A principal diferença entre um laser CW e um laser pulsado é a potência de saída.CW O laser, também conhecido como laser de onda contínua, possui como características um modo de operação estável e a capacidade de emitir uma onda contínua.
Design compacto e confiável
O CW DPL pode ser facilmente integrado ao sistema atual.laser de estado sólidoDependendo do design e da estrutura compactos, sua construção robusta e componentes de alta qualidade garantem confiabilidade a longo prazo, minimizando o tempo de inatividade e os custos de manutenção, o que é especialmente importante na fabricação industrial e em procedimentos médicos.
Demanda de mercado para a série DPL - Oportunidades de mercado crescentes
Com a crescente demanda por lasers de estado sólido em diversos setores, aumenta também a necessidade de fontes de bombeamento de alto desempenho, como módulos laser CW bombeados por diodo. Indústrias como manufatura, saúde, defesa e pesquisa científica dependem de lasers de estado sólido para aplicações de precisão.
Em resumo, como fonte de bombeamento de diodo para laser de estado sólido, as características dos produtos — alta capacidade de bombeamento de potência, modo de operação CW, excelente qualidade e estabilidade do feixe e design de estrutura compacta — aumentam a demanda de mercado por esses módulos de laser. Como fornecedora, a Lumispot Tech também investe bastante na otimização do desempenho e das tecnologias aplicadas na série DPL.
Conjunto de produtos G2-A DPL da Lumispot Tech
Cada conjunto de produtos contém três grupos de módulos de matriz empilhados horizontalmente, cada grupo de módulos de matriz empilhada horizontalmente com uma potência de bombeamento de cerca de 100W a 25A, e uma potência de bombeamento total de 300W a 25A.
A imagem abaixo mostra o ponto de fluorescência da bomba G2-A:
Principais dados técnicos do laser de estado sólido bombeado por diodo G2-A:
Nossa força reside nas tecnologias.
1. Tecnologia de Gerenciamento Térmico Transitório
Os lasers de estado sólido bombeados por semicondutores são amplamente utilizados em aplicações de onda quase contínua (CW) com alta potência de pico e em aplicações de onda contínua (CW) com alta potência média. Nesses lasers, a altura do dissipador térmico e a distância entre os chips (ou seja, a espessura do substrato e do chip) influenciam significativamente a capacidade de dissipação de calor do produto. Uma maior distância entre os chips resulta em melhor dissipação de calor, mas aumenta o volume do produto. Por outro lado, se o espaçamento entre os chips for reduzido, o tamanho do produto será reduzido, mas a capacidade de dissipação de calor do produto pode ser insuficiente. Utilizar o volume mais compacto possível para projetar um laser de estado sólido bombeado por semicondutores ideal que atenda aos requisitos de dissipação de calor é uma tarefa complexa no projeto.
Gráfico da simulação térmica em regime permanente
A Lumispot Tech aplica o método de elementos finitos para simular e calcular o campo de temperatura do dispositivo. Uma combinação de simulação térmica em regime permanente de transferência de calor em sólidos e simulação térmica de temperatura em líquidos é utilizada para a simulação térmica. Para condições de operação contínua, conforme mostrado na figura abaixo, o produto apresenta o espaçamento e o arranjo ideais dos chips sob as condições de simulação térmica em regime permanente de transferência de calor em sólidos. Com esse espaçamento e estrutura, o produto apresenta boa capacidade de dissipação de calor, baixa temperatura de pico e a característica mais compacta.
2.solda AuSnprocesso de encapsulamento
A Lumispot Tech emprega uma técnica de encapsulamento que utiliza solda AuSn em vez da tradicional solda de índio para solucionar problemas relacionados à fadiga térmica, eletromigração e migração eletrotérmica causados pela solda de índio. Ao adotar a solda AuSn, nossa empresa visa aprimorar a confiabilidade e a vida útil do produto. Essa substituição é realizada garantindo o espaçamento constante entre as barras de solda, contribuindo ainda mais para a melhoria da confiabilidade e da vida útil do produto.
Na tecnologia de encapsulamento de lasers de estado sólido bombeados por semicondutores de alta potência, o índio (In) metálico tem sido adotado como material de soldagem por um número crescente de fabricantes internacionais devido às suas vantagens, como baixo ponto de fusão, baixa tensão de soldagem, facilidade de operação e boa deformação plástica e infiltração. Entretanto, em condições de operação contínua de lasers de estado sólido bombeados por semicondutores, a tensão alternada pode causar fadiga por tensão na camada de solda de índio, levando à falha do produto. A taxa de falha da soldagem de índio é particularmente acentuada em altas e baixas temperaturas e com pulsos de longa duração.
Comparação de testes de vida útil acelerados de lasers com diferentes encapsulamentos de solda.
Após 600 horas de envelhecimento, todos os produtos encapsulados com solda de índio falharam; enquanto os produtos encapsulados com ouro-estanho funcionaram por mais de 2.000 horas com praticamente nenhuma alteração na potência, o que reflete as vantagens do encapsulamento com AuSn.
Para melhorar a confiabilidade de lasers semicondutores de alta potência, mantendo a consistência de diversos indicadores de desempenho, a Lumispot Tech adota a solda dura (AuSn) como um novo tipo de material de encapsulamento. O uso de um substrato com coeficiente de expansão térmica compatível (submontagem com CTE compatível) proporciona uma dissipação eficaz da tensão térmica, sendo uma boa solução para os problemas técnicos que podem surgir na preparação da solda dura. Uma condição necessária para que o substrato (submontagem) possa ser soldado ao chip semicondutor é a metalização da superfície. A metalização da superfície consiste na formação de uma camada de barreira de difusão e uma camada de infiltração de solda na superfície do substrato.
Diagrama esquemático do mecanismo de eletromigração de um laser encapsulado em solda de índio.
Para melhorar a confiabilidade de lasers semicondutores de alta potência, mantendo a consistência de diversos indicadores de desempenho, a Lumispot Tech adota a solda dura (AuSn) como um novo tipo de material de encapsulamento. O uso de um substrato com coeficiente de expansão térmica compatível (submontagem com CTE compatível) proporciona uma dissipação eficaz da tensão térmica, sendo uma boa solução para os problemas técnicos que podem surgir na preparação da solda dura. Uma condição necessária para que o substrato (submontagem) possa ser soldado ao chip semicondutor é a metalização da superfície. A metalização da superfície consiste na formação de uma camada de barreira de difusão e uma camada de infiltração de solda na superfície do substrato.
Sua finalidade é, por um lado, bloquear a difusão da solda para o material do substrato e, por outro, fortalecer a capacidade de soldagem da solda com o material do substrato, evitando a formação de cavidades na camada de solda. A metalização da superfície também pode prevenir a oxidação da superfície do material do substrato e a entrada de umidade, reduzindo a resistência de contato no processo de soldagem e, assim, melhorando a resistência da solda e a confiabilidade do produto. O uso de solda dura AuSn como material de soldagem para lasers de estado sólido bombeados por semicondutores pode evitar eficazmente a fadiga por tensão do índio, a oxidação e a migração eletrotérmica, entre outros defeitos, melhorando significativamente a confiabilidade dos lasers semicondutores, bem como sua vida útil. O uso da tecnologia de encapsulamento de ouro-estanho pode superar os problemas de eletromigração e migração eletrotérmica da solda de índio.
Solução da Lumispot Tech
Em lasers contínuos ou pulsados, o calor gerado pela absorção da radiação de bombeamento pelo meio laser e pelo resfriamento externo desse meio leva a uma distribuição desigual de temperatura em seu interior, resultando em gradientes térmicos. Isso causa alterações no índice de refração do meio e, consequentemente, diversos efeitos térmicos. A deposição térmica no meio de ganho leva ao efeito de lente térmica e ao efeito de birrefringência induzida termicamente, o que gera perdas no sistema laser, afetando a estabilidade do laser na cavidade e a qualidade do feixe de saída. Em um sistema laser de operação contínua, a tensão térmica no meio de ganho varia com o aumento da potência de bombeamento. Os diversos efeitos térmicos no sistema afetam seriamente a obtenção de melhor qualidade de feixe e maior potência de saída, sendo este um dos problemas a serem resolvidos. Como inibir e mitigar efetivamente o efeito térmico dos cristais durante o processo de operação é uma preocupação constante da comunidade científica, tornando-se um dos principais focos de pesquisa atuais.
Laser Nd:YAG com cavidade de lente térmica
No projeto de desenvolvimento de lasers Nd:YAG bombeados por diodo laser de alta potência, foram solucionados os problemas dos lasers Nd:YAG com cavidade de lente térmica, de modo que o módulo possa obter alta potência e, ao mesmo tempo, alta qualidade do feixe.
Em um projeto para desenvolver um laser Nd:YAG bombeado por diodo laser de alta potência, a Lumispot Tech desenvolveu o módulo G2-A, que resolve em grande parte o problema da baixa potência causada por cavidades com lentes térmicas, permitindo que o módulo obtenha alta potência com alta qualidade de feixe.
Data da publicação: 24/07/2023