| Solda de encapsulamento de Pilhas de barras de laser de diodo | AuSn embalado |
| Comprimento de onda central | 1064nm |
| Potência de saída | ≥55W |
| Corrente de trabalho | ≤30A |
| Tensão de trabalho | ≤24V |
| Modo de trabalho | CW |
| Comprimento da cavidade | 900 mm |
| Espelho de saída | T = 20% |
| Temperatura da água | 25±3°C |
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Resumo
A demanda por módulos de laser bombeados por diodo CW (Onda Contínua) está aumentando rapidamente como uma fonte de bombeamento essencial para lasers de estado sólido. Esses módulos oferecem vantagens exclusivas para atender aos requisitos específicos de aplicações de laser de estado sólido. G2 - Um laser de estado sólido com bomba de diodo, o novo produto da série CW Diode Pump da LumiSpot Tech, possui um campo de aplicação mais amplo e melhores capacidades de desempenho.
Neste artigo, incluiremos conteúdo com foco nas aplicações do produto, recursos do produto e vantagens do produto em relação ao laser de estado sólido com bomba de diodo CW. Ao final do artigo demonstrarei o relatório de teste do CW DPL da Lumispot Tech e nossas vantagens especiais.
O campo de aplicação
Lasers semicondutores de alta potência são usados principalmente como fontes de bomba para lasers de estado sólido. Em aplicações práticas, uma fonte de bombeamento de 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 lâmpada tradicional de criptônio ou xenônio para bombear os cristais. Como resultado, este laser atualizado é chamado de 2ndgeração de bomba laser CW (G2-A), que possui características de alta eficiência, longa vida útil, boa qualidade de feixe, boa estabilidade, compacidade e miniaturização.
Capacidade de bombeamento de alta potência
A fonte da 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 (ou potência média) relativamente alta permite uma gama mais ampla de aplicações emindústria, medicina e ciência.
Excelente feixe e estabilidade
O módulo de laser de bombeamento semicondutor CW tem a excelente qualidade de um feixe de luz, com estabilidade espontânea, o que é crucial para obter a saída de luz laser precisa e controlável. Os módulos são projetados para produzir um perfil de feixe bem definido e estável, garantindo bombeamento confiável e consistente do laser de estado sólido. Esse recurso atende perfeitamente às demandas de aplicação de laser no processamento industrial de materiais, corte a lasere P&D.
Operação de Onda Contínua
O modo de trabalho CW combina os méritos do laser de comprimento de onda contínuo e do laser pulsado. A principal diferença entre o laser CW e um laser pulsado é a potência de saída.CW O laser, também conhecido como laser de onda contínua, possui as características de um modo de trabalho estável e a capacidade de enviar uma onda contínua.
Design compacto e confiável
CW DPL pode ser facilmente integrado ao atuallaser de estado sólidodependendo do design compacto e da estrutura. A sua construção robusta e componentes de alta qualidade garantem fiabilidade a longo prazo, minimizando o tempo de inatividade e os custos de manutenção, o que é especialmente importante na produção industrial e em procedimentos médicos.
A Demanda de Mercado da Série de DPL – Crescentes Oportunidades de Mercado
À medida que a demanda por lasers de estado sólido continua a se expandir em diferentes setores, também aumenta a necessidade de fontes de bombeamento de alto desempenho, como módulos de laser bombeados por diodo CW. Indústrias como manufatura, saúde, defesa e pesquisa científica dependem de lasers de estado sólido para aplicações de precisão.
Resumindo, como fonte de bombeamento de diodo do laser de estado sólido, as características dos produtos: capacidade de bombeamento de alta potência, modo de operação CW, excelente qualidade e estabilidade do feixe e design de estrutura compacta, aumentam a demanda do mercado nestes módulos laser. Como fornecedor, a Lumispot Tech também se esforça muito para otimizar o desempenho e as tecnologias aplicadas na série DPL.
Conjunto de pacotes de produtos de 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 horizontal bombeando potência de cerca de 100W a 25A e uma potência de bombeamento geral de 300W a 25A.
O ponto de fluorescência da bomba G2-A é mostrado abaixo:
Os principais dados técnicos do laser de estado sólido da 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 para aplicações de onda quase contínua (CW) com alta potência de pico e aplicações de onda contínua (CW) com alta potência média de saída. Nestes 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 dos 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 aplica o método dos elementos finitos para simular e calcular o campo de temperatura do dispositivo. Uma combinação de simulação térmica de estado estacionário de transferência de calor sólido e simulação térmica de temperatura líquida é usada para simulação térmica. Para condições de operação contínua, conforme mostrado na figura abaixo: o produto é proposto para ter o espaçamento e arranjo ideal de chips sob as condições de simulação térmica de estado estacionário de transferência de calor sólido. Sob este espaçamento e estrutura, o produto tem 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 embalagem que utiliza solda AnSn em vez da solda de índio tradicional para resolver problemas relacionados à fadiga térmica, eletromigração e migração elétrico-térmica causada 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 espaçamento constante das pilhas de barras, contribuindo ainda mais para a melhoria da confiabilidade e vida útil do produto.
Na tecnologia de embalagem de laser de estado sólido bombeado semicondutor de alta potência, o metal índio (In) foi adotado como material de soldagem por mais fabricantes internacionais devido às suas vantagens de baixo ponto de fusão, baixo estresse de soldagem, fácil operação e bom plástico deformação e infiltração. No entanto, para lasers de estado sólido bombeados semicondutores sob condições de aplicação de 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 na soldagem de índio é muito óbvia.
Comparação de testes de vida acelerados 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 dourado funcionam por mais de 2.000 horas quase sem alteração de potência; refletindo as vantagens do encapsulamento AuSn.
A fim de melhorar a confiabilidade dos lasers semicondutores de alta potência, mantendo a consistência de vários indicadores de desempenho, a Lumispot Tech adota Hard Solder (AuSn) como um novo tipo de material de embalagem. A utilização do coeficiente de expansão térmica do material do substrato (CTE-Matched Submount), a liberação efetiva do estresse térmico, é uma boa solução para os problemas técnicos que podem ser encontrados na preparação de solda dura. Uma condição necessária para que o material do substrato (submontagem) possa ser soldado ao chip semicondutor é a metalização da superfície. A metalização da superfície é a formação de uma camada de barreira de difusão e 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
A fim de melhorar a confiabilidade dos lasers semicondutores de alta potência, mantendo a consistência de vários indicadores de desempenho, a Lumispot Tech adota Hard Solder (AuSn) como um novo tipo de material de embalagem. A utilização do coeficiente de expansão térmica do material do substrato (CTE-Matched Submount), a liberação efetiva do estresse térmico, é uma boa solução para os problemas técnicos que podem ser encontrados na preparação de solda dura. Uma condição necessária para que o material do substrato (submontagem) possa ser soldado ao chip semicondutor é a metalização da superfície. A metalização da superfície é a formação de uma camada de barreira de difusão e uma camada de infiltração de solda na superfície do material do substrato.
Sua finalidade é, por um lado, bloquear a difusão da solda ao material do substrato, por outro lado, fortalecer a solda com a capacidade de soldagem do material do substrato, para evitar a camada de solda da cavidade. A metalização da superfície também pode evitar a oxidação da superfície do material do substrato e a intrusão de umidade, reduzir a resistência de contato no processo de soldagem e, assim, melhorar a resistência da soldagem e a confiabilidade do produto. O uso de solda dura AuSn como material de soldagem para lasers de estado sólido bombeados semicondutores pode efetivamente evitar fadiga por estresse de índio, oxidação e migração eletrotérmica e outros defeitos, melhorando significativamente a confiabilidade dos lasers semicondutores, bem como a vida útil do laser. O uso da tecnologia de encapsulamento 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 da bomba pelo meio laser e o resfriamento externo do meio levam à distribuição desigual de temperatura dentro do meio laser, resultando em gradientes de temperatura, causando alterações no índice de refração do meio e então 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 produz certas perdas no sistema laser, afetando a estabilidade do laser na cavidade e a qualidade do feixe de saída. Em um sistema laser em funcionamento contínuo, a tensão térmica no meio de ganho muda à medida que a potência da bomba aumenta. Os diversos efeitos térmicos no sistema afetam seriamente todo o sistema laser para obter melhor qualidade de 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, os cientistas têm se preocupado há muito tempo, tornou-se um dos atuais pontos de pesquisa.
Laser Nd:YAG com cavidade de lente térmica
No projeto de desenvolvimento de lasers Nd:YAG bombeados por LD de alta potência, foram resolvidos os lasers Nd:YAG com cavidade de lente térmica, para que o módulo possa obter alta potência e ao mesmo tempo obter alta qualidade de feixe.
Em um projeto para desenvolver um laser Nd:YAG bombeado por LD de alta potência, a Lumispot Tech desenvolveu o módulo G2-A, que resolve muito o problema de menor potência devido às cavidades contendo lentes térmicas, permitindo que o módulo obtenha alta potência com alta qualidade de feixe.
Horário da postagem: 24 de julho de 2023