У галузі потужних лазерів лазерні смуги є незамінними основними компонентами. Вони не лише служать основними одиницями вироблення енергії, але й втілюють точність та інтеграцію сучасної оптоелектронної інженерії.—що принесло їм прізвисько: «двигун» лазерних систем. Але що саме являє собою структура лазерної планки, і як вона забезпечує десятки або навіть сотні ват потужності з розміром лише кілька міліметрів? У цій статті досліджується внутрішня архітектура та інженерні секрети лазерних планок.
1. Що таке лазерна планка?
Лазерна планка — це потужний випромінювальний пристрій, що складається з кількох лазерних діодних кристалів, розташованих латерально на одній підкладці. Хоча її принцип роботи схожий на принцип роботи одного напівпровідникового лазера, лазерна планка використовує багатовипромінювальну схему для досягнення вищої оптичної потужності та компактнішого форм-фактора.
Лазерні смуги широко використовуються в промисловому, медичному, науковому та оборонному секторах, як прямі джерела лазерного випромінювання, так і як джерела накачування для волоконних лазерів та твердотільних лазерів.
2. Структурний склад лазерної планки
Внутрішня структура лазерної штанги безпосередньо визначає її продуктивність. Вона складається, головним чином, з таких основних компонентів:
①Масив випромінювачів
Лазерні смуги зазвичай складаються з 10-100 випромінювачів (лазерних резонаторів), розташованих поруч. Кожен випромінювач має розмір приблизно 50–150μм завширшки та діє як незалежна область посилення, що містить PN-перехід, резонансний резонатор та хвилеводну структуру для генерації та випромінювання лазерного світла. Хоча всі випромінювачі мають одну й ту саму підкладку, вони зазвичай керуються електрично паралельно або зонно.
②Структура напівпровідникового шару
В основі лазерної панелі лежить набір напівпровідникових шарів, включаючи:
- епітаксіальні шари P-типу та N-типу (що формують PN-перехід)
- Активний шар (наприклад, структура квантової ями), який генерує вимушене випромінювання
- Хвилеводний шар, що забезпечує керування модою в поперечному та вертикальному напрямках
- Бреггівські відбивачі або покриття HR/AR, що покращують спрямований вихід лазера
③Структура субстрату та терморегуляції
Емітери вирощуються на монолітній напівпровідниковій підкладці (зазвичай GaAs). Для ефективного розсіювання тепла лазерна планка припаюється до високопровідних підкладок, таких як мідь, сплав W-Cu або алмаз CVD, і поєднується з радіаторами та активними системами охолодження.
④Емісійна поверхня та система колімації
Через великі кути розбіжності випромінюваних променів, лазерні смуги зазвичай оснащені мікролінзовими решітками (FAC/SAC) для колімації та формування променя. Для певних застосувань потрібна додаткова оптика.—такі як циліндричні лінзи або призми—використовуються для контролю розбіжності далекого поля та якості променя.
3. Ключові структурні фактори, що впливають на продуктивність
Структура лазерної штанги відіграє вирішальну роль у визначенні її стабільності, ефективності та терміну служби. Кілька ключових аспектів включають:
①Проектування терморегуляції
Лазерні смуги характеризуються високою щільністю потужності та концентрованим теплом. Низький термічний опір є важливим, що досягається за допомогою паяння AuSn або індійового з'єднання в поєднанні з мікроканальним охолодженням для рівномірного розсіювання тепла.
②Формування та вирівнювання балки
Кілька випромінювачів часто страждають від поганої когерентності та неузгодженості хвильового фронту. Точна конструкція та узгодження лінз мають вирішальне значення для покращення якості променя далекої зони.
③Контроль стресу та надійність
Невідповідність коефіцієнтів теплового розширення матеріалів може призвести до деформації або мікротріщин. Упаковка повинна бути розроблена таким чином, щоб рівномірно розподіляти механічне навантаження та витримувати циклічні зміни температури без деградації.
4. Майбутні тенденції в дизайні лазерних смуг
Зі зростанням попиту на вищу потужність, менші розміри та більшу надійність, структури лазерних стрижнів продовжують розвиватися. Ключові напрямки розвитку включають:
①Розширення довжини хвилі: розширення до 1,5μm та середній інфрачервоний діапазони
②Мініатюризація: можливість використання в компактних пристроях та високоінтегрованих модулях
③Розумна упаковка: використання датчиків температури та систем зворотного зв'язку про стан
④Високощільне укладання: багатошарові масиви для досягнення кіловатної потужності в компактному корпусі
5. Висновок
Як«серце«У потужних лазерних системах структурна конструкція лазерних смуг безпосередньо впливає на оптичні, електричні та теплові характеристики всієї системи. Інтеграція десятків випромінювачів у структуру шириною всього міліметрів не лише демонструє передові матеріали та технології виготовлення, але й відображає високий рівень інтеграції на сьогоднішній день.'фотонічна галузь.
Забігаючи вперед, оскільки попит на ефективні та надійні лазерні джерела продовжує зростати, інновації в структурі лазерних стрижнів залишатимуться ключовим фактором у просуванні лазерної галузі на нові висоти.
Якщо ви'Шукаєте експертну підтримку з питань пакування лазерних смуг, терморегуляції або вибору продукції? Звертайтеся до нас. Ми'Ми тут, щоб запропонувати індивідуальні рішення, що відповідають потребам вашого конкретного застосування.
Час публікації: 02 липня 2025 р.