| Solda de encapsulamento de Pilhas de barras de laser de diodo | AuSn embalado |
| Comprimento de onda central | 1064 nm |
| Potência de saída | ≥55W |
| Corrente de trabalho | ≤30 A |
| Tensão de trabalho | ≤24V |
| Modo de trabalho | 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 de laser de onda contínua (CW) bombeados por diodo está aumentando rapidamente como uma fonte essencial de bombeamento para lasers de estado sólido. Esses módulos oferecem vantagens exclusivas para atender aos requisitos específicos de aplicações de laser de estado sólido. O G2 - Laser de Estado Sólido com Bomba de Diodo, o novo produto da Série de Bombas de Diodo CW da LumiSpot Tech, possui um campo de aplicação mais amplo e melhores capacidades de desempenho.
Neste artigo, incluiremos conteúdo com foco nas aplicações, características e vantagens do produto em relação ao laser de estado sólido com bomba de diodo CW. Ao final, demonstrarei o relatório de teste do DPL CW da Lumispot Tech e nossas vantagens especiais.
O campo de aplicação
Lasers semicondutores de alta potência são usados principalmente como fontes de bombeamento para lasers de estado sólido. Em aplicações práticas, uma fonte de bombeamento de diodo laser semicondutor é essencial 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 bomba CW (G2-A), que tem as características de alta eficiência, longa vida útil, boa qualidade de feixe, boa estabilidade, compactação e miniaturização.
Capacidade de bombeamento de alta potência
A Fonte de Bomba de Diodo CW oferece uma intensa explosão de taxa de energia óptica, bombeando efetivamente o meio de ganho no laser de estado sólido, para obter o melhor desempenho do laser de estado sólido. Além disso, sua potência de pico relativamente alta (ou potência média) permite uma gama mais ampla de aplicações emindústria, medicina e ciência.
Excelente feixe e estabilidade
O módulo de laser de bombeamento de semicondutores CW possui a excelente qualidade de um feixe de luz, com estabilidade espontânea, o que é crucial para obter uma saída de luz laser precisa e controlável. Os módulos são projetados para produzir um perfil de feixe bem definido e estável, garantindo um bombeamento confiável e consistente do laser de estado sólido. Esse recurso atende perfeitamente às demandas de aplicação de laser no processamento de materiais industriais. corte a laser, e P&D.
Operação de onda contínua
O modo de trabalho CW combina as vantagens do laser de comprimento de onda contínuo e do laser pulsado. A principal diferença entre o laser CW e o laser pulsado é a potência de saída.CW laser, também conhecido como laser de onda contínua, tem as características de um modo de trabalho estável e a capacidade de enviar uma onda contínua.
Design compacto e confiável
O CW DPL pode ser facilmente integrado ao atuallaser de estado sólidodependendo do design compacto e da estrutura. 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.
A demanda de mercado da série DPL - Oportunidades de mercado crescentes
À medida que a demanda por lasers de estado sólido continua a crescer em diferentes setores, também cresce a necessidade de fontes de bombeamento de alto desempenho, como módulos laser de bombeamento por diodo CW. Setores como manufatura, saúde, defesa e pesquisa científica dependem de lasers de estado sólido para aplicações de precisão.
Em resumo, como fonte de bombeamento de diodos do laser de estado sólido, as características dos produtos: alta capacidade de bombeamento, modo de operação CW, excelente qualidade e estabilidade do feixe e design compacto aumentam a demanda do mercado por esses módulos de laser. Como fornecedora, a Lumispot Tech também se esforça bastante para otimizar o desempenho e as tecnologias aplicadas à 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 bombeando potência de cerca de 100 W a 25 A e uma potência de bombeamento geral de 300 W a 25 A.
O ponto de fluorescência da bomba G2-A é mostrado abaixo:
Os principais dados técnicos do laser de estado sólido com bomba de diodo G2-A:
Nossa Força em Tecnologias
1. Tecnologia de gerenciamento térmico transitório
Lasers de estado sólido bombeados por semicondutores são amplamente utilizados em aplicações de onda quase contínua (CW) com alta potência de pico e 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 distância maior entre chips resulta em melhor dissipação de calor, mas aumenta o volume do produto. Por outro lado, se o espaçamento entre 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 para projetar um laser de estado sólido bombeado por semicondutor ideal que atenda aos requisitos de dissipação de calor é uma tarefa difícil no projeto.
Gráfico da simulação térmica em estado estacionário
A Lumispot Tech utiliza o método dos elementos finitos para simular e calcular o campo de temperatura do dispositivo. A simulação térmica utiliza uma combinação de simulação térmica de transferência de calor em estado estacionário para sólidos e simulação térmica de temperatura de líquidos. Para condições de operação contínua, como mostrado na figura abaixo, o produto foi projetado para apresentar o espaçamento e o arranjo ideais dos chips sob as condições de simulação térmica de transferência de calor em estado estacionário para sólidos. Sob 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 AnSn em vez da tradicional solda de índio para solucionar problemas relacionados à fadiga térmica, eletromigração e migração elétrico-térmica causados pela solda de índio. Ao adotar a solda AuSn, nossa empresa visa aumentar a confiabilidade e a longevidade do produto. Essa substituição é realizada garantindo um espaçamento constante entre as pilhas de barras, 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 metal índio (In) tem sido adotado como material de soldagem por mais fabricantes internacionais devido às suas vantagens de baixo ponto de fusão, baixa tensão de soldagem, fácil operação e boa deformação plástica e infiltração. No entanto, para lasers de estado sólido bombeados por semicondutores sob condições de aplicação em operação contínua, a tensão alternada causará fadiga por tensão da camada de soldagem de índio, o que levará à falha do produto. Especialmente em altas e baixas temperaturas e longas larguras de pulso, a taxa de falhas da soldagem de índio é muito evidente.
Comparação de testes de vida acelerada de lasers com diferentes pacotes de solda
Após 600 horas de envelhecimento, todos os produtos encapsulados com solda de índio falham; enquanto os produtos encapsulados com estanho de ouro funcionam por mais de 2.000 horas com quase nenhuma alteração na potência; refletindo as vantagens do encapsulamento de AuSn.
Para melhorar a confiabilidade dos lasers semicondutores de alta potência, mantendo a consistência de vários indicadores de desempenho, a Lumispot Tech adota a solda rígida (AuSn) como um novo tipo de material de encapsulamento. O uso de um material de substrato com coeficiente de expansão térmica compatível (CTE-Matched Submount) proporciona uma liberação eficaz do estresse térmico, sendo uma boa solução para os problemas técnicos que podem ser encontrados na preparação da solda rígida. Uma condição necessária para que o material do substrato (submount) 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 de uma camada de infiltração de solda na superfície do material do substrato.
Diagrama esquemático do mecanismo de eletromigração de um laser encapsulado em solda de índio
Para melhorar a confiabilidade dos lasers semicondutores de alta potência, mantendo a consistência de vários indicadores de desempenho, a Lumispot Tech adota a solda rígida (AuSn) como um novo tipo de material de encapsulamento. O uso de um material de substrato com coeficiente de expansão térmica compatível (CTE-Matched Submount) proporciona uma liberação eficaz do estresse térmico, sendo uma boa solução para os problemas técnicos que podem ser encontrados na preparação da solda rígida. Uma condição necessária para que o material do substrato (submount) 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 de uma camada de infiltração de solda na superfície do material do substrato.
Sua finalidade é, por um lado, bloquear a difusão da solda no substrato e, por outro, fortalecer a capacidade de soldagem da solda com o substrato, evitando a formação de cavidades na camada de solda. A metalização da superfície também pode prevenir a oxidação e a infiltração de umidade na superfície do substrato, reduzindo a resistência de contato durante o processo de soldagem e, assim, melhorando a resistência da soldagem e a confiabilidade do produto. O uso de AuSn como material de soldagem para lasers de estado sólido bombeados por semicondutores pode efetivamente evitar a fadiga por estresse, oxidação e migração eletrotérmica do índio, entre outros defeitos, melhorando significativamente a confiabilidade e a vida útil dos lasers semicondutores. 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 bombeada pelo meio laser e o resfriamento externo do meio levam a uma distribuição desigual da temperatura dentro do meio laser, resultando em gradientes de temperatura, causando alterações no índice de refração do meio e, em seguida, produzindo vários efeitos térmicos. A deposição térmica dentro do meio de ganho leva ao efeito de lente térmica e ao efeito de birrefringência induzido termicamente, que produzem certas perdas no sistema laser, afetando a estabilidade do laser na cavidade e a qualidade do feixe de saída. Em um sistema laser em operação contínua, a tensão térmica no meio de ganho muda à medida que a potência da bomba aumenta. Os vários efeitos térmicos no sistema afetam seriamente todo o sistema laser para obter melhor qualidade do feixe e maior potência de saída, o que é um dos problemas a serem resolvidos. Como inibir e mitigar efetivamente o efeito térmico dos cristais no processo de trabalho é uma questão que os cientistas têm se preocupado há muito tempo, e se tornou um dos principais focos de pesquisa atuais.
Laser Nd:YAG com cavidade de lente térmica
No projeto de desenvolvimento de lasers Nd:YAG de alta potência bombeados por LD, os lasers Nd:YAG com cavidade de lente térmica foram resolvidos, para que o módulo possa obter alta potência enquanto obtém alta qualidade de feixe.
Em um projeto para desenvolver um laser Nd:YAG de alta potência bombeado por LD, a Lumispot Tech desenvolveu o módulo G2-A, que resolve em grande parte o problema de baixa potência devido às cavidades que contêm lentes térmicas, permitindo que o módulo obtenha alta potência com alta qualidade de feixe.
Data de publicação: 24 de julho de 2023