| Inkapslingslödning av Diodlaserstångsstaplar | AuSn-packad |
| Central våglängd | 1064nm |
| Uteffekt | ≥55W |
| Arbetsström | ≤30 A |
| Arbetsspänning | ≤24V |
| Arbetsläge | CW |
| Kavitetslängd | 900 mm |
| Utgångsspegel | T = 20 % |
| Vattentemperatur | 25±3℃ |
Prenumerera på våra sociala medier för snabba inlägg
Abstrakt
Efterfrågan på CW (kontinuerlig våg) diodpumpade lasermoduler ökar snabbt som en viktig pumpkälla för fasta tillståndslasrar. Dessa moduler erbjuder unika fördelar för att möta de specifika kraven för fasta tillståndslaserapplikationer. G2 - En diodpumpad fasta tillståndslaser, den nya produkten i CW-diodpumpsserien från LumiSpot Tech, har ett bredare tillämpningsområde och bättre prestanda.
I den här artikeln kommer vi att inkludera innehåll som fokuserar på produkttillämpningar, produktegenskaper och produktfördelar gällande CW-diodpump-fastfaslasern. I slutet av artikeln kommer jag att demonstrera testrapporten för CW DPL från Lumispot Tech och våra speciella fördelar.
Applikationsfältet
Högeffektshalvledarlasrar används huvudsakligen som pumpkällor för fasta tillståndslasrar. I praktiska tillämpningar är en halvledarlaserdiodpumpkälla nyckeln till att optimera laserdiodpumpad fasta tillståndslaserteknik.
Denna typ av laser använder en halvledarlaser med en fast våglängd istället för den traditionella krypton- eller xenonlampan för att pumpa kristallerna. Som ett resultat kallas denna uppgraderade laser för den andra.ndgenerationen av CW-pumplaser (G2-A), som har egenskaper som hög effektivitet, lång livslängd, god strålkvalitet, god stabilitet, kompakthet och miniatyrisering.
Högpresterande pumpförmåga
CW-diodpumpkällan erbjuder en intensiv explosion av optisk energi, som effektivt pumpar förstärkningsmediet i fastfaslasern, för att uppnå bästa möjliga prestanda hos fastfaslasern. Dessutom möjliggör dess relativt höga toppeffekt (eller genomsnittliga effekt) ett bredare användningsområde inomindustri, medicin och vetenskap.
Utmärkt stråle och stabilitet
CW-halvledarpumpningslasermodulen har den enastående kvaliteten hos en ljusstråle, med spontan stabilitet, vilket är avgörande för att realisera den kontrollerbara och exakta laserljusutgången. Modulerna är utformade för att producera en väldefinierad och stabil strålprofil, vilket säkerställer tillförlitlig och konsekvent pumpning av fastfaslasern. Denna funktion uppfyller perfekt kraven för laserapplikationer inom industriell materialbearbetning, laserskärningoch FoU.
Kontinuerlig vågdrift
CW-arbetsläget kombinerar fördelarna med kontinuerlig våglängdslaser och pulsad laser. Den största skillnaden mellan CW-laser och en pulsad laser är uteffekten.CW laser, som även kallas en kontinuerlig våglaser, har egenskaperna hos ett stabilt arbetsläge och förmågan att sända en kontinuerlig våg.
Kompakt och pålitlig design
CW DPL kan enkelt integreras i den nuvarandefastfaslaserberoende på den kompakta designen och strukturen. Deras robusta konstruktion och högkvalitativa komponenter säkerställer långsiktig tillförlitlighet, vilket minimerar driftstopp och underhållskostnader, vilket är särskilt viktigt inom industriell tillverkning och medicinska procedurer.
Marknadsefterfrågan på DPL-serien - Växande marknadsmöjligheter
I takt med att efterfrågan på fasta tillståndslasrar fortsätter att öka inom olika branscher, ökar även behovet av högpresterande pumpkällor som CW-diodpumpade lasermoduler. Branscher som tillverkning, sjukvård, försvar och vetenskaplig forskning förlitar sig på fasta tillståndslasrar för precisionstillämpningar.
Sammanfattningsvis, som diodpumpningskälla för fastfaslasern, ökar produkternas egenskaper: hög effekt pumpkapacitet, CW-driftsläge, utmärkt strålkvalitet och stabilitet samt kompakt strukturerad design, marknadens efterfrågan på dessa lasermoduler. Som leverantör lägger Lumispot Tech också ner mycket arbete på att optimera prestandan och tekniken som används i DPL-serien.
Produktpaket med G2-A DPL från Lumispot Tech
Varje produktuppsättning innehåller tre grupper av horisontellt staplade arraymoduler, där varje grupp av horisontellt staplade arraymoduler har en pumpeffekt på cirka 100 W@25 A och en total pumpeffekt på 300 W@25 A.
G2-A-pumpens fluorescenspunkt visas nedan:
De viktigaste tekniska data för G2-A diodpump-fastämneslaser:
Vår styrka inom teknologier
1. Teknik för hantering av transient värme
Halvledarpumpade fasta tillståndslasrar används ofta för kvasikontinuerliga vågapplikationer (CW) med hög toppeffekt och kontinuerliga vågapplikationer (CW) med hög genomsnittlig effekt. I dessa lasrar påverkar höjden på kylflänsen och avståndet mellan chips (dvs. tjockleken på substratet och chipet) produktens värmeavledningsförmåga avsevärt. Ett större avstånd mellan chips resulterar i bättre värmeavledning men ökar produktvolymen. Omvänt, om chipsavståndet minskas, kommer produktstorleken att minska, men produktens värmeavledningsförmåga kan vara otillräcklig. Att använda den mest kompakta volymen för att designa en optimal halvledarpumpad fasta tillståndslaser som uppfyller värmeavledningskraven är en svår uppgift i designen.
Graf över termisk simulering i stationärt tillstånd
Lumispot Tech tillämpar finita elementmetoden för att simulera och beräkna enhetens temperaturfält. En kombination av termisk simulering av fast värmeöverföring i stationärt tillstånd och termisk simulering av vätsketemperatur används för termisk simulering. För kontinuerliga driftsförhållanden, som visas i figuren nedan: produkten föreslås ha optimalt chipavstånd och arrangemang under stationära termiska simuleringsförhållanden av fast värmeöverföring. Under detta avstånd och denna struktur har produkten god värmeavledningsförmåga, låg topptemperatur och den mest kompakta egenskapen.
2.AuSn-lödtenninkapslingsprocess
Lumispot Tech använder en förpackningsteknik som använder AnSn-lod istället för traditionellt indiumlod för att hantera problem relaterade till termisk utmattning, elektromigration och elektrisk-termisk migration orsakad av indiumlod. Genom att använda AuSn-lod strävar vårt företag efter att förbättra produktens tillförlitlighet och livslängd. Denna substitution genomförs samtidigt som konstant avstånd mellan stångstaplarna säkerställs, vilket ytterligare bidrar till förbättringen av produktens tillförlitlighet och livslängd.
Inom paketeringstekniken för högeffekts halvledarpumpade fasta tillståndslasrar har indiummetall (In) använts som svetsmaterial av fler internationella tillverkare på grund av dess fördelar med låg smältpunkt, låg svetsspänning, enkel användning samt god plastisk deformation och infiltration. För halvledarpumpade fasta tillståndslasrar under kontinuerlig drift kommer dock den alternerande spänningen att orsaka spänningsutmattning av indiumsvetslagret, vilket leder till produktfel. Speciellt vid höga och låga temperaturer och långa pulsbredder är felfrekvensen vid indiumsvetsning mycket tydlig.
Jämförelse av accelererade livslängdstester för lasrar med olika lödpaket
Efter 600 timmars åldring fallerar alla produkter inkapslade med indiumlöd; medan produkter inkapslade med guldtenn fungerar i mer än 2 000 timmar nästan utan någon effektförändring, vilket återspeglar fördelarna med AuSn-inkapsling.
För att förbättra tillförlitligheten hos högeffektshalvledarlasrar samtidigt som man bibehåller konsistensen hos olika prestandaindikatorer, använder Lumispot Tech hårdlödning (AuSn) som en ny typ av förpackningsmaterial. Användningen av substratmaterial med värmeutvidgningskoefficientanpassning (CTE-Matched Submount), effektiv frigöring av termisk stress, är en bra lösning på de tekniska problem som kan uppstå vid framställning av hårdlödning. En nödvändig förutsättning för att substratmaterialet (submount) ska kunna lödas fast på halvledarchipet är ytmetallisering. Ytmetallisering är bildandet av ett lager av diffusionsbarriär och ett lödinfiltrationslager på ytan av substratmaterialet.
Schematiskt diagram över elektromigrationsmekanismen för en laser inkapslad i indiumlod
För att förbättra tillförlitligheten hos högeffektshalvledarlasrar samtidigt som man bibehåller konsistensen hos olika prestandaindikatorer, använder Lumispot Tech hårdlödning (AuSn) som en ny typ av förpackningsmaterial. Användningen av substratmaterial med värmeutvidgningskoefficientanpassning (CTE-Matched Submount), effektiv frigöring av termisk stress, är en bra lösning på de tekniska problem som kan uppstå vid framställning av hårdlödning. En nödvändig förutsättning för att substratmaterialet (submount) ska kunna lödas fast på halvledarchipet är ytmetallisering. Ytmetallisering är bildandet av ett lager av diffusionsbarriär och ett lödinfiltrationslager på ytan av substratmaterialet.
Dess syfte är å ena sidan att blockera diffusionen mellan lödmetall och substratmaterialet, och å andra sidan att stärka lödmetallens svetsförmåga med substratmaterialet, för att förhindra att lödskiktet bildar kaviteten. Ytmetallisering kan också förhindra oxidation och fuktintrång på substratmaterialets yta, minska kontaktmotståndet under svetsprocessen och därigenom förbättra svetshållfastheten och produktens tillförlitlighet. Användningen av hårdlödmetall AuSn som svetsmaterial för halvledarpumpade fasttillståndslasrar kan effektivt undvika defekter orsakade av indiumspänningsutmattning, oxidation och elektrotermisk migration, vilket avsevärt förbättrar halvledarlasrarnas tillförlitlighet och laserns livslängd. Användningen av guld-tenn-inkapslingsteknik kan övervinna problemen med elektromigration och elektrotermisk migration av indiumlödmetall.
Lösning från Lumispot Tech
I kontinuerliga eller pulserade lasrar leder värmen som genereras av absorptionen av pumpstrålning av lasermediet och den externa kylningen av mediet till ojämn temperaturfördelning inuti lasermediet, vilket resulterar i temperaturgradienter, vilket orsakar förändringar i mediets brytningsindex och sedan producerar olika termiska effekter. Den termiska avsättningen inuti förstärkningsmediet leder till termisk linseffekt och termiskt inducerad dubbelbrytningseffekt, vilket producerar vissa förluster i lasersystemet, vilket påverkar laserns stabilitet i kaviteten och kvaliteten på utstrålen. I ett kontinuerligt lasersystem förändras den termiska spänningen i förstärkningsmediet när pumpeffekten ökar. De olika termiska effekterna i systemet påverkar allvarligt hela lasersystemet för att uppnå bättre strålkvalitet och högre uteffekt, vilket är ett av problemen som måste lösas. Hur man effektivt kan hämma och mildra den termiska effekten av kristaller i arbetsprocessen har forskare länge varit bekymrade över, det har blivit ett av de nuvarande forskningsområdena.
Nd:YAG-laser med termisk linshålighet
I projektet att utveckla högeffekts LD-pumpade Nd:YAG-lasrar löstes Nd:YAG-lasrar med termisk linsningskavitet, så att modulen kan uppnå hög effekt samtidigt som den erhåller hög strålkvalitet.
I ett projekt för att utveckla en högpresterande LD-pumpad Nd:YAG-laser har Lumispot Tech utvecklat G2-A-modulen, som i hög grad löser problemet med lägre effekt på grund av håligheter som innehåller termiska linser, vilket gör att modulen kan uppnå hög effekt med hög strålkvalitet.
Publiceringstid: 24 juli 2023