Classificatie van high power laserdiode -stapels

Krachtige laserdiode-stapelszijn apparaten samengesteld uit meerdere krachtige laserdioden. Ze zijn klein van grootte en veel efficiëntie. Ze worden veel gebruikt bij industriële verwerking (zoals snijden en lassen), medische chirurgie, wetenschappelijk onderzoek en nationale verdediging. Hun belangrijkste voordelen zijn onder meer: ​​compacte grootte, schaalbaar vermogen tot het multi-kW-bereik. Dergelijke configuraties worden meestal gebruikt bij laserpomppompen van vaste toestand, gerichte energietoepassingen zoals ontharing en materiaalverwerking.

1. Classificatie per structuur- en verpakkingsvorm
① Verticale stapel
Single-Bar verticale stapel: het bestaat uit een enkele diodebalk en een hoger uitgangsvermogen wordt bereikt door meerdere staven in de verticale richting te stapelen. Elke balk bevat meerdere laserdiode -chips, die elektrisch in serie of parallel zijn aangesloten om een ​​grotere stroomcapaciteit en een hoger vermogen te bieden.
Multi-Bar verticale stapel: om het vermogen verder te vergroten, kunnen meerdere staven verticaal worden gestapeld. Deze structuur kan een zeer hoge vermogensdichtheid bereiken in een kleinere ruimte, maar het brengt ook grotere uitdagingen op het gebied van dissipatie met warmte met zich mee. Omdat meerdere staven nauw zijn gerangschikt, wordt het moeilijk om warmte in de verticale richting uit te voeren en af ​​te voeren, en efficiëntere warmtedissipatietechnologie is vereist om de stabiele werking van de apparatuur te waarborgen.

Kenmerken: Het belangrijkste kenmerk van de verticale stapelstructuur is een hoge vermogensdichtheid, die een groter laservermogen in een beperkte ruimte kan genereren. Deze structuur wordt echter ook geconfronteerd met ernstige uitdagingen voor warmte -dissipatie, omdat naarmate het aantal stapellagen toeneemt, de weerstand tegen warmteoverdracht in de verticale richting toeneemt, wat gemakkelijk kan leiden tot lokaal oververhitting en de prestaties en levensduur van de laserdiode beïnvloedt.
②Horizontale array
Lineaire opstelling en tweedimensionale expansie: horizontale array verwijst naar het regelen van laserdiode-staven of andere lichtemitterende eenheden in de horizontale richting om een ​​lineaire of tweedimensionale arraystructuur te vormen. Lineaire opstelling is de meest basale vorm en het vermogen kan worden verhoogd door het aantal balken te vergroten; Terwijl tweedimensionale expansie in zowel horizontale als verticale richtingen is gerangschikt, breidt u het licht-emitterende gebied en het vermogen verder uit.
Kenmerken: De voordelen van de horizontale arraystructuur zijn de uniformiteitsoptimalisatie en spotvorming flexibiliteit. Omdat de lichtemitterende eenheden gelijkmatiger verdeeld zijn in de horizontale richting, is het gemakkelijker om uniformiteit en stabiliteitscontrole van de balk te bereiken. Door de lay -out van de array en het ontwerp van de optische elementen aan te passen, kunnen bovendien de vorm en grootte van de plek flexibel worden gewijzigd om te voldoen aan de behoeften van verschillende toepassingsscenario's.

③Hybride verpakkingsstructuur
Gecombineerde verticale en horizontale ontwerp -composietoplossing: om te voldoen aan de behoeften van hoger vermogen en meer complexe toepassingen, wordt soms een hybride verpakkingsstructuur die verticale en horizontale ontwerpen combineert. Deze structuur behoudt het hoge vermogensdichtheidsvoordeel van verticale stapel en heeft de uniformiteit en spotvorming flexibiliteit van de horizontale array. Door het redelijkerwijs de verhouding en de lay -out van de verticale en horizontale onderdelen te ontwerpen, kan de beste evenwicht tussen vermogen, efficiëntie en bundelkwaliteit worden bereikt.
Toepassingsgeval: het vezelkoppelingssysteem is een typische toepassing van de hybride verpakkingsstructuur. In dit systeem wordt een verticaal gestapelde laserdiode -stapel gebruikt als een lichtbron en wordt de gegenereerde laser via een optisch koppelingsapparaat in de optische vezel gekoppeld. De optische vezel kan niet alleen de laser verzenden, maar ook verdere vorm en filteren de balk, waardoor de bundelkwaliteit en transmissie -efficiëntie wordt verbeterd. Deze structuur wordt veel gebruikt bij materiaalverwerking, communicatie, medische behandeling en andere gebieden en heeft een belangrijke rol gespeeld bij het bevorderen van de ontwikkeling van gerelateerde industrieën.

2. Classificatie door golflengte- en uitvoerkenmerken
① nabij-infrarood band (700–1100 nm) -755 nm\/ 808nm\/ 940nm\/ 1064nm laserdiode-stapels
Typische toepassingen: op het gebied van materiaalverwerking kunnen laserdiodestapels in deze band worden gebruikt voor het snijden, lassen en oppervlaktebehandeling van materialen zoals metalen en kunststoffen. De golflengte kan goed worden geabsorbeerd door veel materialen, waardoor een efficiënte verwerking wordt bereikt. Bij de productie van autofabrieken wordt het bijvoorbeeld gebruikt voor het lassen van metalen vellen van autolichamen; In de elektronica -industrie wordt het gebruikt voor het snijden en lassen van printplaten. In termen van laserpompen met vaste toestand kan het worden gebruikt als een pompbron om energie te leveren voor lasers in vaste toestand, zoals voor het pompen van lasers van vaste toestand zoals ND: YAG. Het licht dat wordt gegenereerd door de laserdiodestapel wordt gekoppeld aan het versterkingsmedium van de laser van vaste toestand via een geschikte koppelingsmethode om het uitgangsvermogen en de efficiëntie van de laser van de vaste toestand te verbeteren.

② Midden-infraroodband (1,5-2 μm)
Toepassing: in termen van gasdetectie kunnen, aangezien veel gasmoleculen karakteristieke absorptiepieken hebben in de middeninfraroodband, laserdiode-stacks in deze band worden gebruikt om de aanwezigheid en concentratie van specifieke gassen te detecteren, zoals het monitoren van schadelijke gassen in de omgeving en gascomponenten in industriële productieprocessen. Op het gebied van medische chirurgie kan het worden gebruikt voor operaties zoals weefselsnij en coagulatie. De penetratie- en absorptiekarakteristieken van de golflengte voor biologische weefsels geven het voordelen in sommige specifieke chirurgische scenario's, zoals bepaalde oogheelkundige operaties en chirurgers van zacht weefsel.
③ Zichtbare lichtband (400 - 700 nm)
Toepassing: op het gebied van display-technologie kan het worden gebruikt voor laserweergav-apparaten, zoals laser-tv's en laserprojectoren, om weergave met hoge resolutie en high-colour verzadigingsbeeld weergave door laserstralen van verschillende kleuren te moduleren. Bij biologische beeldvorming kan het worden gebruikt voor celbeeldvorming, weefselbeeldvorming, enz. Om biologen te helpen de structuur en functie van biologische monsters te bestuderen. Vanwege de korte golflengte van zichtbaar licht kan het een hogere ruimtelijke resolutie bieden.
④ Stapel met de afstembare golflengte
Golflengte dynamische aanpassingstechnologie (zoals externe roosterfeedback): door technologieën te gebruiken zoals externe roosterfeedback, kan de lasergolflengte dynamisch worden aangepast. Deze instelbare golflengtestapel heeft een grotere flexibiliteit in verschillende toepassingsscenario's. In spectrale analyse -experimenten kunnen lasers van verschillende golflengten bijvoorbeeld nauwkeurig worden geselecteerd om monsters te wekken als dat nodig is om rijkere spectrale informatie te verkrijgen; In communicatiesystemen met meerdere golflengte kan het flexibel schakelen en toewijzing van golflengten bereiken, waardoor de capaciteit en de prestaties van communicatiesystemen worden verbeterd.

3. Classificatie door koelmethode
① Microkanaalkoeling
Principle en efficiëntievoordeel: microkanaalkoeling creëert kleine vloeibare kanalen in de buurt van de laserdiode -stapel, waardoor de koelvloeistof in deze kanalen kan circuleren om warmte weg te nemen. Deze koelmethode heeft efficiënte warmteverwisselingsmogelijkheden omdat de kleine kanalen het contactgebied tussen de koelvloeistof en de warmtebron kunnen vergroten, waardoor de efficiëntie van de warmtedissipatie wordt verbeterd. De koelvloeistof kan snel warmte overbrengen van de laserdiode tijdens het stroomproces, waardoor de stapel op een lagere temperatuurniveau blijft en de stabiele werking waarborgen.
Industriële high-power scene-toepassing: in industriële high-power applicatiescenario's, zoals krachtige lasersnijden, lassen en andere verwerkingsapparatuur, zal de laserdiode-stapel veel warmte genereren. Vloeibare koeling van microkanalen kan effectief omgaan met deze hoge warmtebelasting en zorgen voor de prestaties en betrouwbaarheid van de apparatuur onder langdurige krachtige werking. In grote workshops voor metaalverwerking kunnen laserdiode-stacks bijvoorbeeld met behulp van microkanaals vloeistofkoeling een stabiele lichtbron bieden voor zeer nauwkeurige lasersnijapparatuur, waardoor de kwaliteit en de efficiëntie van de snijwinning zorgt.

②TheMo -elektrische koeling (TEC)
Scenario's die precieze temperatuurregeling vereisen (zoals wetenschappelijke onderzoeksinstrumenten): thermo -elektrische koeling maakt gebruik van het Peltier -effect van halfgeleidermaterialen. Wanneer de stroom door een lus gaat die bestaat uit twee verschillende metalen of halfgeleiders, treedt warmteabsorptie of warmteafgifte op bij het knooppunt. Door de richting en grootte van de stroom te regelen, kan de laserdiode -stapel nauwkeurig worden geregeld. Deze koelmethode kan een zeer stabiele temperatuuromgeving bieden. Voor sommige wetenschappelijke onderzoeksinstrumenten die een extreem hoge temperatuurnauwkeurigheid vereisen, zoals spectrometers en hoge nauwkeurige sensoren, kan de thermo-elektrisch gekoelde laserdiode-stapel ervoor zorgen dat de prestaties van het instrument niet worden beïnvloed door temperatuurschommelingen, waardoor de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de maatregel wordt verbeterd.
③air koeling en natuurlijke convectiekoeling
Toepasselijkheid van draagbare apparaten met een laag vermogen: luchtkoeling is om de luchtstroom door een ventilator te forceren om de warmte weg te nemen die wordt gegenereerd door de laserdiode-stapel; Natuurlijke convectiekoeling is afhankelijk van convectie veroorzaakt door het natuurlijke temperatuurverschil van de lucht om warmte af te voeren. Deze twee koelmethoden vereisen geen complexe koelsystemen en koelmiddelen en hebben eenvoudige structuren en lage kosten. Voor draagbare apparaten met een laag vermogen, zoals kleine laserafels en draagbare laserprojectoren, kunnen luchtkoeling en natuurlijke convectiekoeling voldoen aan de warmtedissipatievereisten met behoud van de draagbaarheid en eenvoud van het apparaat. Ze kunnen effectief warmte afwijzen tijdens de werking van het apparaat, waardoor de laserdiode -stapel wordt beschadigd door oververhitting te raken, terwijl ze niet te veel extra last op het apparaat worden gesteld.

4. Classificatie door uitvoervermogen en rijmodus
① Continue Wave (CW) laserstapel
Power Range (honderd watt tot kilowatts):Continue golf laserstacks kunnen continue en stabiele lasers uitvoeren, en hun vermogensbereik kan zich uitstrekken van het niveau van honderd watt tot het kilowattniveau. Met dit brede powerbereik kan het voldoen aan de behoeften van verschillende toepassingsscenario's. Bij de industriële verwerking kunnen bijvoorbeeld voor sommige taken, zoals materiaalknippen en lassen die een hoger vermogen vereisen maar niet extreem hoge vermogenseisen, een continue golf laserstapel op een honderd wattniveau competent zijn; Terwijl in sommige grootschalige industriële productie- of wetenschappelijke onderzoeksexperimenten met hoge vermogenseisen, is een continue golf laserstapel op kilowattniveau vereist om voldoende energie te bieden.
Stabiliteitsvereisten op lange termijn:Omdat de continue golf laserstapel lange tijd continu stabiele lasers moet uitvoeren, heeft deze hogere vereisten voor zijn langdurige stabiliteit. In het industriële productieproces moet de apparatuur lange tijd lopen. Als het uitgangsvermogen van de laserstapel onstabiel is, zal dit schommelingen in de verwerkingskwaliteit veroorzaken en de consistentie en gekwalificeerde snelheid van het product beïnvloeden. Op het gebied van wetenschappelijk onderzoek, zoals fysieke experimenten op lange termijn of chemische analyse, is de laserstapel ook vereist om een ​​stabiele output te handhaven om de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de experimentele gegevens te waarborgen. Om te voldoen aan de vereisten van de stabiliteit op lange termijn, zijn een reeks maatregelen meestal vereist tijdens het ontwerp- en productieproces, zoals het optimaliseren van het warmtedissipatiesysteem, het selecteren van materialen van hoge kwaliteit en het uitvoeren van strikte verpakkingen.
② Pulslaserstapel
Korte puls (nanosecondniveau) en ultrashort -puls (picosecond\/femtosecondniveau):Pulslaserstapel kan een korte pulslaser -output produceren, die kan worden verdeeld in korte puls (nanosecondniveau) en ultrashortpuls (picosecond\/femtosecondniveau) volgens de pulsbreedte. De pulsbreedte gegenereerd door de korte pulslaserstapel bevindt zich op het nanosecondniveau. Deze pulslaser heeft een hoog piekvermogen en is geschikt voor sommige scènes met hoge vereisten voor verwerkingsnauwkeurigheid en snelheid, zoals precisie snijden en boren van bepaalde metaalmaterialen. De pulsbreedte van de ultrashort pulslaserstapel bereikt het picoseconde of zelfs femtoseconde niveau. Het wordt gekenmerkt door een extreem lage warmte-aangetaste zone en kan materialen verwerken zonder duidelijke thermische schade te veroorzaken. Daarom heeft het belangrijke toepassingen in precisieverwerkingsvelden zoals de productie van halfgeleiderchip en het snijden van glas.
Toepassingen:Precisiebewerking, LIDAR: bij precisiebewerking, stellen de hoge precisie en hoge energiedichtheid van gepulseerde laserstacks hen in staat om een ​​fijne bewerking van verschillende materialen te bereiken, zoals het produceren van kleine elektronische componenten in de elektronische industrie en het verwerken van optische lenzen in het optische veld. Op het gebied van LIDAR worden gepulseerde laserstapels gebruikt als emissiebronnen om de afstand en positioninformatie van het doel te detecteren door korte pulsen of ultrashorte pulsen van laser uit te zenden en vervolgens het gereflecteerde lichtsignaal te ontvangen. Vanwege de kenmerken van gepulseerde lasers kunnen meten met een zeer nauwkeurige afstand en doelherkenning worden bereikt en worden ze veel gebruikt in autonoom rijden, ruimtevaart en andere gebieden.

The classification of high-power laser diode stacks covers structure and packaging (vertical stacking, horizontal arrays, hybrid packaging), wavelength and output characteristics (near infrared, mid-infrared, visible light, tunable), cooling methods (microchannel liquid cooling, thermoelectric cooling, air cooling and natural convection), output power and driving mode (continuous wave, pulse), and application scenarios (Industriële productie, medische biologie, wetenschappelijk onderzoek en nationale verdediging). Bij het selecteren van technologie is het noodzakelijk om de stroomvereisten, het golflengtebereik, warmtedissipatieomstandigheden, de toepassingsomgeving en de kosteneffectiviteit volledig te overwegen. Industriële high-power verwerking geeft bijvoorbeeld prioriteit aan verticale stapel- of hybride verpakkingsstructuren met vloeibare koeling van microkanaal; Precisie medische chirurgie kan stapels kiezen met bijna-infrarood- of mid-infraroodbanden en precieze temperatuurregeling; Op het gebied van wetenschappelijk onderzoek worden instelbare of specifieke golflengtestapels geselecteerd op basis van specifieke experimentele behoeften en gecombineerd met geschikte koelings- en rijmodi om een ​​stabiele werking op de lange termijn te garanderen.

Contactgegevens:

Als je ideeën hebt, kun je met ons praten. Waar onze klanten ook zijn en wat onze vereisten zijn, we zullen ons doel volgen om onze klanten van hoge kwaliteit, lage prijzen en de beste service te bieden.