| لحام التغليف مكدسات شريط الليزر ديود | AuSn معبأة |
| الطول الموجي المركزي | 1064 نانومتر |
| طاقة الإخراج | ≥55 واط |
| العمل الحالي | ≥30 أ |
| جهد العمل | ≥24 فولت |
| وضع العمل | CW |
| طول التجويف | 900 ملم |
| مرآة الإخراج | تي = 20% |
| درجة حرارة الماء | 25 ± 3 درجة مئوية |
اشترك في وسائل التواصل الاجتماعي الخاصة بنا للحصول على مشاركة سريعة
خلاصة
يتزايد الطلب على وحدات الليزر ذات الضخ الثنائي CW (الموجة المستمرة) بسرعة كمصدر ضخ أساسي لأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة. توفر هذه الوحدات مزايا فريدة لتلبية المتطلبات المحددة لتطبيقات ليزر الحالة الصلبة. G2 - ليزر الحالة الصلبة لمضخة ديود، المنتج الجديد لسلسلة مضخات CW Diode من LumiSpot Tech، يتمتع بمجال تطبيق أوسع وقدرات أداء أفضل.
في هذه المقالة، سنقوم بتضمين محتوى يركز على تطبيقات المنتج، وميزات المنتج، ومزايا المنتج فيما يتعلق بليزر الحالة الصلبة لمضخة الصمام الثنائي CW. وفي نهاية المقال، سأعرض تقرير اختبار CW DPL من شركة Lumispot Tech ومزايانا الخاصة.
مجال التطبيق
تُستخدم أشعة ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة بشكل أساسي كمصادر ضخ لأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة. في التطبيقات العملية، يعد مصدر ضخ الصمام الثنائي بالليزر من أشباه الموصلات هو المفتاح لتحسين تقنية ليزر الحالة الصلبة التي يتم ضخها بواسطة الصمام الثنائي بالليزر.
يستخدم هذا النوع من الليزر ليزر أشباه الموصلات ذو طول موجي ثابت بدلاً من مصباح الكريبتون أو الزينون التقليدي لضخ البلورات. ونتيجة لذلك، يسمى هذا الليزر المطور بـ 2ndتوليد ليزر مضخة CW (G2-A) ، الذي يتميز بخصائص الكفاءة العالية وعمر الخدمة الطويل وجودة الشعاع الجيدة والاستقرار الجيد والاكتناز والتصغير.
قدرة ضخ عالية الطاقة
يوفر مصدر مضخة الصمام الثنائي CW دفعة مكثفة من معدل الطاقة الضوئية، مما يضخ بشكل فعال وسيط الكسب في ليزر الحالة الصلبة، لتحقيق أفضل أداء لليزر الحالة الصلبة. كما أن قدرتها القصوى المرتفعة نسبيًا (أو الطاقة المتوسطة) تتيح نطاقًا أوسع من التطبيقاتالصناعة والطب والعلوم.
شعاع ممتاز واستقرار
تتميز وحدة ليزر ضخ أشباه الموصلات CW بالجودة المتميزة لشعاع الضوء، مع الاستقرار التلقائي، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق خرج ضوء الليزر الدقيق الذي يمكن التحكم فيه. تم تصميم الوحدات لإنتاج شكل شعاع ثابت ومحدد جيدًا، مما يضمن ضخًا موثوقًا ومتسقًا لليزر ذو الحالة الصلبة. هذه الميزة تلبي بشكل مثالي متطلبات تطبيق الليزر في معالجة المواد الصناعية، القطع بالليزروالبحث والتطوير.
عملية الموجة المستمرة
يجمع وضع العمل CW بين مزايا الليزر ذو الطول الموجي المستمر والليزر النبضي. الفرق الرئيسي بين ليزر CW والليزر النبضي هو خرج الطاقة.CW يتميز الليزر، المعروف أيضًا باسم ليزر الموجة المستمرة، بخصائص وضع العمل المستقر والقدرة على إرسال موجة مستمرة.
تصميم مدمج وموثوق
يمكن دمج CW DPL بسهولة في التيارليزر الحالة الصلبةاعتمادًا على التصميم والهيكل المدمج. يضمن هيكلها القوي ومكوناتها عالية الجودة الموثوقية على المدى الطويل، مما يقلل من تكاليف التوقف والصيانة، وهو أمر مهم بشكل خاص في التصنيع الصناعي والإجراءات الطبية.
طلب السوق من سلسلة DPL - فرص السوق المتزايدة
مع استمرار تزايد الطلب على أجهزة ليزر الحالة الصلبة في مختلف الصناعات، تزداد أيضًا الحاجة إلى مصادر ضخ عالية الأداء مثل وحدات الليزر التي يتم ضخها بالديود CW. تعتمد الصناعات مثل التصنيع والرعاية الصحية والدفاع والبحث العلمي على أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة للتطبيقات الدقيقة.
لتلخيص ذلك، كمصدر ضخ الصمام الثنائي لليزر ذو الحالة الصلبة، فإن خصائص المنتجات: قدرة الضخ عالية الطاقة، ووضع تشغيل CW، وجودة واستقرار شعاع ممتاز، وتصميم مدمج، تزيد من طلب السوق في هذه المنتجات. وحدات الليزر. باعتبارها المورد، تبذل Lumispot Tech أيضًا الكثير من الجهد لتحسين الأداء والتقنيات المطبقة في سلسلة DPL.
مجموعة حزمة المنتج G2-A DPL من Lumispot Tech
تحتوي كل مجموعة من المنتجات على ثلاث مجموعات من وحدات المصفوفة المكدسة أفقيًا، كل مجموعة من وحدات المصفوفة المكدسة الأفقية تضخ طاقة تبلغ حوالي 100 واط عند 25 أمبير، وقدرة ضخ إجمالية تبلغ 300 واط عند 25 أمبير.
تظهر بقعة مضان المضخة G2-A أدناه:
البيانات الفنية الرئيسية لليزر الحالة الصلبة لمضخة الصمام الثنائي G2-A:
قوتنا في التقنيات
1. تكنولوجيا الإدارة الحرارية العابرة
تُستخدم أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة التي يتم ضخها بأشباه الموصلات على نطاق واسع في تطبيقات الموجة شبه المستمرة (CW) ذات خرج طاقة عالي الذروة وتطبيقات الموجة المستمرة (CW) ذات متوسط خرج طاقة مرتفع. في هذه الليزرات، يؤثر ارتفاع المشتت الحراري والمسافة بين الرقائق (أي سمك الركيزة والرقاقة) بشكل كبير على قدرة المنتج على تبديد الحرارة. تؤدي المسافة الأكبر من شريحة إلى أخرى إلى تبديد أفضل للحرارة ولكنها تزيد من حجم المنتج. وعلى العكس من ذلك، إذا تم تقليل تباعد الرقائق، فسيتم تقليل حجم المنتج، ولكن قدرة المنتج على تبديد الحرارة قد تكون غير كافية. يعد استخدام الحجم الأكثر إحكاما لتصميم ليزر الحالة الصلبة الأمثل الذي يتم ضخه بأشباه الموصلات والذي يلبي متطلبات تبديد الحرارة مهمة صعبة في التصميم.
رسم بياني للمحاكاة الحرارية للحالة المستقرة
تطبق Lumispot Tech طريقة العناصر المحدودة لمحاكاة وحساب مجال درجة حرارة الجهاز. يتم استخدام مزيج من المحاكاة الحرارية للحالة الثابتة لانتقال الحرارة الصلبة والمحاكاة الحرارية لدرجة حرارة السائل في المحاكاة الحرارية. بالنسبة لظروف التشغيل المستمر، كما هو موضح في الشكل أدناه: يُقترح أن يتمتع المنتج بالتباعد والترتيب الأمثل للرقاقة في ظل ظروف المحاكاة الحرارية للحالة الثابتة لانتقال الحرارة الصلبة. في ظل هذا التباعد والهيكل، يتمتع المنتج بقدرة جيدة على تبديد الحرارة، ودرجة حرارة الذروة المنخفضة، والخصائص الأكثر إحكاما.
2.لحام AuSnعملية التغليف
تستخدم Lumispot Tech تقنية تعبئة تستخدم لحام AnSn بدلاً من لحام الإنديوم التقليدي لمعالجة المشكلات المتعلقة بالتعب الحراري، والهجرة الكهربائية، والهجرة الكهربائية الحرارية الناجمة عن جندى الإنديوم. من خلال اعتماد لحام AuSn، تهدف شركتنا إلى تعزيز موثوقية المنتج وطول عمره. يتم إجراء هذا الاستبدال مع ضمان تباعد ثابت بين مجموعات القضبان، مما يساهم بشكل أكبر في تحسين موثوقية المنتج وعمره الافتراضي.
في تكنولوجيا التعبئة والتغليف لليزر ذو الحالة الصلبة المضخوخ بأشباه الموصلات عالي الطاقة، تم اعتماد معدن الإنديوم (In) كمادة لحام من قبل المزيد من الشركات المصنعة العالمية نظرًا لمزاياه المتمثلة في نقطة انصهار منخفضة، وإجهاد لحام منخفض، وسهولة التشغيل، والبلاستيك الجيد. التشوه والتسلل. ومع ذلك، بالنسبة لأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة التي يتم ضخها بأشباه الموصلات في ظل ظروف تطبيق التشغيل المستمر، فإن الإجهاد المتناوب سوف يسبب إجهادًا لطبقة اللحام بالإنديوم، مما سيؤدي إلى فشل المنتج. خاصة في درجات الحرارة العالية والمنخفضة وعروض النبض الطويلة، فإن معدل فشل لحام الإنديوم واضح جدًا.
مقارنة اختبارات الحياة المتسارعة لليزر مع حزم اللحام المختلفة
بعد 600 ساعة من التعتيق، تفشل جميع المنتجات المغلفة بلحام الإنديوم؛ بينما تعمل المنتجات المغلفة بقصدير الذهب لأكثر من 2000 ساعة دون أي تغيير تقريبًا في الطاقة؛ مما يعكس مزايا تغليف AuSn.
من أجل تحسين موثوقية أشعة ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة مع الحفاظ على اتساق مؤشرات الأداء المختلفة، تتبنى Lumispot Tech تقنية Hard Solder (AuSn) كنوع جديد من مواد التعبئة والتغليف. إن استخدام معامل التمدد الحراري المطابق لمادة الركيزة (CTE-Matched Submount)، والتحرير الفعال للإجهاد الحراري، هو حل جيد للمشاكل التقنية التي قد تواجهها في تحضير اللحام الصلب. الشرط الضروري لكي تكون مادة الركيزة (التركيب الفرعي) قابلة للحام على شريحة أشباه الموصلات هو معدنة السطح. تعدين السطح هو تكوين طبقة من حاجز الانتشار وطبقة تسلل اللحام على سطح مادة الركيزة.
رسم تخطيطي لآلية الهجرة الكهربائية لليزر المغلف في لحام الإنديوم
من أجل تحسين موثوقية أشعة ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة مع الحفاظ على اتساق مؤشرات الأداء المختلفة، تتبنى Lumispot Tech تقنية Hard Solder (AuSn) كنوع جديد من مواد التعبئة والتغليف. إن استخدام معامل التمدد الحراري المطابق لمادة الركيزة (CTE-Matched Submount)، والتحرير الفعال للإجهاد الحراري، هو حل جيد للمشاكل التقنية التي قد تواجهها في تحضير اللحام الصلب. الشرط الضروري لكي تكون مادة الركيزة (التركيب الفرعي) قابلة للحام على شريحة أشباه الموصلات هو معدنة السطح. تعدين السطح هو تكوين طبقة من حاجز الانتشار وطبقة تسلل اللحام على سطح مادة الركيزة.
والغرض منه هو من ناحية منع اللحام من انتشار مادة الركيزة، ومن ناحية أخرى هو تقوية اللحام بقدرة لحام مادة الركيزة، لمنع طبقة اللحام من التجويف. يمكن أن يمنع المعدن السطحي أيضًا أكسدة سطح المادة الأساسية وتسرب الرطوبة، ويقلل من مقاومة التلامس في عملية اللحام، وبالتالي تحسين قوة اللحام وموثوقية المنتج. إن استخدام اللحام الصلب AuSn كمادة لحام لأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة التي يتم ضخها من أشباه الموصلات يمكن أن يتجنب بشكل فعال إجهاد إجهاد الإنديوم والأكسدة والهجرة الكهربائية الحرارية وغيرها من العيوب، مما يحسن بشكل كبير من موثوقية ليزر أشباه الموصلات وكذلك عمر خدمة الليزر. إن استخدام تقنية تغليف القصدير الذهبي يمكن أن يتغلب على مشاكل الهجرة الكهربائية والهجرة الحرارية الكهربائية للحام الإنديوم.
الحل من Lumispot Tech
في الليزر المستمر أو النبضي، تؤدي الحرارة المتولدة عن امتصاص إشعاع المضخة بواسطة وسط الليزر والتبريد الخارجي للوسط إلى توزيع غير متساوٍ لدرجة الحرارة داخل وسط الليزر، مما يؤدي إلى تدرجات في درجة الحرارة، مما يسبب تغيرات في معامل انكسار الوسط ومن ثم إنتاج تأثيرات حرارية مختلفة. يؤدي الترسيب الحراري داخل وسط الكسب إلى تأثير العدسة الحرارية وتأثير الانكسار المزدوج المستحث حرارياً، مما ينتج عنه خسائر معينة في نظام الليزر، مما يؤثر على استقرار الليزر في التجويف وجودة شعاع الإخراج. في نظام الليزر الذي يعمل بشكل مستمر، يتغير الضغط الحراري في وسط الكسب مع زيادة طاقة المضخة. تؤثر التأثيرات الحرارية المختلفة في النظام تأثيرًا خطيرًا على نظام الليزر بأكمله للحصول على جودة شعاع أفضل وطاقة خرج أعلى، وهي إحدى المشكلات التي يجب حلها. لقد كان العلماء منزعجين من كيفية منع وتخفيف التأثير الحراري للبلورات في عملية العمل لفترة طويلة، وقد أصبح أحد النقاط الساخنة للبحث الحالي.
ليزر Nd:YAG مع تجويف العدسة الحراري
في مشروع تطوير ليزر Nd:YAG عالي الطاقة، تم حل ليزر Nd:YAG مع تجويف العدسة الحرارية، بحيث يمكن للوحدة الحصول على طاقة عالية مع الحصول على جودة شعاع عالية.
في مشروع لتطوير ليزر Nd:YAG عالي الطاقة، قامت شركة Lumispot Tech بتطوير وحدة G2-A، والتي تحل بشكل كبير مشكلة انخفاض الطاقة بسبب التجاويف التي تحتوي على العدسة الحرارية، مما يسمح للوحدة بالحصول على طاقة عالية بجودة شعاع عالية.
وقت النشر: 24 يوليو 2023