| Inkapseling Soldeer van Diodelaserstaafstapels | AuSn-verpakt |
| Centrale golflengte | 1064 nm |
| Uitgangsvermogen | ≥55W |
| Werkende stroom | ≤30 A |
| Werkspanning | ≤24V |
| Werkmodus | CW |
| Holle lengte | 900 mm |
| Uitgangsspiegel | T = 20% |
| Watertemperatuur | 25±3℃ |
Abonneer u op onze sociale media voor snelle berichten
Abstract
De vraag naar CW-diodegepompte lasermodules (Continuous Wave) neemt snel toe als essentiële pompbron voor vastestoflasers. Deze modules bieden unieke voordelen om te voldoen aan de specifieke eisen van vastestoflasertoepassingen. G2 - Een Diode Pump Solid State Laser, het nieuwe product van de CW Diode Pump Series van LumiSpot Tech, heeft een breder toepassingsgebied en betere prestatiemogelijkheden.
In dit artikel zullen we inhoud opnemen die is gericht op de producttoepassingen, productkenmerken en productvoordelen met betrekking tot de vastestoflaser met CW-diodepomp. Aan het einde van het artikel zal ik het testrapport van de CW DPL van Lumispot Tech en onze speciale voordelen demonstreren.
Het toepassingsveld
Halfgeleiderlasers met hoog vermogen worden voornamelijk gebruikt als pompbronnen voor vastestoflasers. In praktische toepassingen is een halfgeleiderlaserdiodepompende bron de sleutel tot het optimaliseren van de door laserdiode gepompte vastestoflasertechnologie.
Dit type laser maakt gebruik van een halfgeleiderlaser met een vaste golflengte in plaats van de traditionele Krypton- of Xenon-lamp om de kristallen te pompen. Als gevolg hiervan wordt deze verbeterde laser de 2ndgeneratie CW-pomplaser (G2-A), die de kenmerken heeft van hoog rendement, lange levensduur, goede straalkwaliteit, goede stabiliteit, compactheid en miniaturisatie.
Pompvermogen met hoog vermogen
CW Diode Pump Source biedt een intense uitbarsting van optische energie, waardoor het versterkingsmedium effectief in de vaste-stoflaser wordt gepompt, om de beste prestaties van de vaste-stoflaser te realiseren. Bovendien maakt het relatief hoge piekvermogen (of gemiddeld vermogen) een breder scala aan toepassingen mogelijkindustrie, geneeskunde en wetenschap.
Uitstekende straal en stabiliteit
De CW-halfgeleiderpompende lasermodule heeft de uitstekende kwaliteit van een lichtstraal, met spontane stabiliteit, wat cruciaal is om de regelbare, nauwkeurige laserlichtopbrengst te realiseren. De modules zijn ontworpen om een goed gedefinieerd en stabiel straalprofiel te produceren, waardoor betrouwbaar en consistent pompen van de vastestoflaser wordt gegarandeerd. Deze functie voldoet perfect aan de eisen van lasertoepassingen in industriële materiaalverwerking, lasersnijdenen R&D.
Continue golfwerking
De CW-werkmodus combineert de voordelen van een laser met continue golflengte en een gepulseerde laser. Het belangrijkste verschil tussen CW-laser en een gepulseerde laser is het uitgangsvermogen.CW laser, ook wel Continuous Wave-laser genoemd, heeft de kenmerken van een stabiele werkmodus en het vermogen om een continue golf te verzenden.
Compact en betrouwbaar ontwerp
CW DPL kan eenvoudig in de stroom worden geïntegreerdlaser in vaste toestandafhankelijk van het compacte ontwerp en de structuur. Hun robuuste constructie en hoogwaardige componenten zorgen voor betrouwbaarheid op de lange termijn, waardoor uitvaltijd en onderhoudskosten worden geminimaliseerd, wat vooral belangrijk is bij industriële productie en medische procedures.
De marktvraag van de serie DPL: groeiende marktkansen
Naarmate de vraag naar vastestoflasers in verschillende industrieën blijft toenemen, neemt ook de behoefte aan hoogwaardige pompbronnen zoals CW-diodegepompte lasermodules toe. Industrieën zoals productie, gezondheidszorg, defensie en wetenschappelijk onderzoek vertrouwen op vastestoflasers voor precisietoepassingen.
Samenvattend, als de diodepompbron van de vastestoflaser, verhogen de kenmerken van de producten: hoog vermogen pompvermogen, CW-bedrijfsmodus, uitstekende straalkwaliteit en stabiliteit, en compact gestructureerd ontwerp, de marktvraag in deze lasermodules. Als leverancier steekt Lumispot Tech ook veel energie in het optimaliseren van de prestaties en technologieën die in de DPL-serie worden toegepast.
Productbundelset van G2-A DPL van Lumispot Tech
Elke set producten bevat drie groepen horizontaal gestapelde array-modules, waarbij elke groep horizontaal gestapelde array-modules een pompvermogen heeft van ongeveer 100 W bij 25 A, en een totaal pompvermogen van 300 W bij 25 A.
De fluorescentievlek van de G2-A-pomp wordt hieronder weergegeven:
De belangrijkste technische gegevens van de G2-A diodepomp vastestoflaser:
Onze kracht in technologieën
1. Technologie voor tijdelijk thermisch beheer
Door halfgeleiders gepompte vaste-stoflasers worden veel gebruikt voor quasi-continue golf (CW) toepassingen met een hoog piekvermogen en continue golf (CW) toepassingen met een hoog gemiddeld uitgangsvermogen. Bij deze lasers hebben de hoogte van de thermische put en de afstand tussen de chips (dat wil zeggen de dikte van het substraat en de chip) een aanzienlijke invloed op het warmteafvoervermogen van het product. Een grotere chip-tot-chip-afstand resulteert in een betere warmteafvoer, maar vergroot het productvolume. Omgekeerd, als de spaanafstand wordt verkleind, zal de productgrootte worden verkleind, maar kan het warmteafvoervermogen van het product onvoldoende zijn. Het gebruik van het meest compacte volume om een optimale halfgeleidergepompte vastestoflaser te ontwerpen die voldoet aan de eisen voor warmtedissipatie is een moeilijke taak bij het ontwerp.
Grafiek van de thermische simulatie in stabiele toestand
Lumispot Tech past de eindige elementenmethode toe om het temperatuurveld van het apparaat te simuleren en te berekenen. Voor thermische simulatie wordt een combinatie van stabiele thermische simulatie van warmteoverdracht in vaste toestand en thermische simulatie van vloeistoftemperatuur gebruikt. Voor continue werkingsomstandigheden, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding: er wordt voorgesteld dat het product de optimale spaanafstand en opstelling heeft onder de stabiele thermische simulatieomstandigheden van vaste warmteoverdracht. Onder deze afstand en structuur heeft het product een goed warmteafvoervermogen, een lage piektemperatuur en de meest compacte eigenschap.
2.AuSn-soldeerinkapselingsproces
Lumispot Tech maakt gebruik van een verpakkingstechniek waarbij AnSn-soldeer wordt gebruikt in plaats van traditioneel indiumsoldeer om problemen aan te pakken die verband houden met thermische vermoeidheid, elektromigratie en elektrisch-thermische migratie veroorzaakt door indiumsoldeer. Door AuSn-soldeer toe te passen, wil ons bedrijf de betrouwbaarheid en levensduur van het product verbeteren. Deze vervanging wordt uitgevoerd met behoud van een constante afstand tussen de stavenstapels, wat verder bijdraagt aan de verbetering van de productbetrouwbaarheid en levensduur.
In de verpakkingstechnologie van krachtige halfgeleider-gepompte solid-state lasers is indium (In) metaal door meer internationale fabrikanten als lasmateriaal aangenomen vanwege de voordelen van een laag smeltpunt, lage lasspanning, eenvoudige bediening en goed plastic. vervorming en infiltratie. Bij halfgeleidergepompte vastestoflasers onder toepassingsomstandigheden met continu bedrijf zal de wisselende spanning echter spanningsvermoeidheid van de indiumlaslaag veroorzaken, wat zal leiden tot productfalen. Vooral bij hoge en lage temperaturen en lange pulsbreedtes is het uitvalpercentage van indiumlassen zeer duidelijk.
Vergelijking van versnelde levensduurtests van lasers met verschillende soldeerpakketten
Na 600 uur veroudering falen alle producten die zijn ingekapseld met indiumsoldeer; terwijl de producten ingekapseld met goudtin meer dan 2000 uur werken zonder vrijwel geen verandering in vermogen; weerspiegelt de voordelen van AuSn-inkapseling.
Om de betrouwbaarheid van halfgeleiderlasers met hoog vermogen te verbeteren en tegelijkertijd de consistentie van verschillende prestatie-indicatoren te behouden, gebruikt Lumispot Tech Hard Soldeer (AuSn) als een nieuw type verpakkingsmateriaal. Het gebruik van substraatmateriaal met een thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE-Matched Submount), het effectief vrijgeven van thermische spanning, is een goede oplossing voor de technische problemen die kunnen optreden bij de voorbereiding van hardsoldeer. Een noodzakelijke voorwaarde om het substraatmateriaal (submount) aan de halfgeleiderchip te kunnen solderen is oppervlaktemetallisatie. Oppervlaktemetallisatie is de vorming van een laag diffusiebarrière en soldeerinfiltratielaag op het oppervlak van het substraatmateriaal.
Schematisch diagram van het elektromigratiemechanisme van een laser ingekapseld in indiumsoldeer
Om de betrouwbaarheid van halfgeleiderlasers met hoog vermogen te verbeteren en tegelijkertijd de consistentie van verschillende prestatie-indicatoren te behouden, gebruikt Lumispot Tech Hard Soldeer (AuSn) als een nieuw type verpakkingsmateriaal. Het gebruik van substraatmateriaal met een thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE-Matched Submount), het effectief vrijgeven van thermische spanning, is een goede oplossing voor de technische problemen die kunnen optreden bij de voorbereiding van hardsoldeer. Een noodzakelijke voorwaarde om het substraatmateriaal (submount) aan de halfgeleiderchip te kunnen solderen is oppervlaktemetallisatie. Oppervlaktemetallisatie is de vorming van een laag diffusiebarrière en soldeerinfiltratielaag op het oppervlak van het substraatmateriaal.
Het doel ervan is enerzijds om de diffusie van het soldeer naar het substraatmateriaal te blokkeren, anderzijds om het soldeer met het lasvermogen van het substraatmateriaal te versterken, om de soldeerlaag van de holte te voorkomen. Oppervlaktemetallisatie kan ook oxidatie van het substraatmateriaal en het binnendringen van vocht voorkomen, de contactweerstand tijdens het lasproces verminderen en zo de lassterkte en productbetrouwbaarheid verbeteren. Het gebruik van hardsoldeer AuSn als lasmateriaal voor halfgeleidergepompte vastestoflasers kan indiumspanningsvermoeidheid, oxidatie en elektrothermische migratie en andere defecten effectief voorkomen, waardoor de betrouwbaarheid van halfgeleiderlasers en de levensduur van de laser aanzienlijk worden verbeterd. Het gebruik van goud-tin-inkapselingstechnologie kan de problemen van elektromigratie en elektrothermische migratie van indiumsoldeer overwinnen.
Oplossing van Lumispot Tech
Bij continue of gepulseerde lasers leidt de warmte die wordt gegenereerd door de absorptie van pompstraling door het lasermedium en de externe koeling van het medium tot een ongelijkmatige temperatuurverdeling binnen het lasermedium, wat resulteert in temperatuurgradiënten, waardoor veranderingen in de brekingsindex van het medium ontstaan. en vervolgens verschillende thermische effecten produceren. De thermische afzetting in het versterkingsmedium leidt tot het thermische lenseffect en het thermisch geïnduceerde dubbele brekingseffect, dat bepaalde verliezen in het lasersysteem veroorzaakt, waardoor de stabiliteit van de laser in de holte en de kwaliteit van de uitgangsbundel worden beïnvloed. In een continu draaiend lasersysteem verandert de thermische spanning in het versterkingsmedium naarmate het pompvermogen toeneemt. De verschillende thermische effecten in het systeem hebben ernstige gevolgen voor het hele lasersysteem, waardoor een betere straalkwaliteit en een hoger uitgangsvermogen wordt verkregen, wat een van de problemen is die moeten worden opgelost. Hoe ze het thermische effect van kristallen in het werkproces effectief kunnen remmen en verzachten, maken wetenschappers zich al lange tijd zorgen over, het is een van de huidige onderzoekshotspots geworden.
Nd:YAG-laser met thermische lensholte
In het project voor de ontwikkeling van krachtige LD-gepompte Nd:YAG-lasers werden de Nd:YAG-lasers met thermische lensholte opgelost, zodat de module een hoog vermogen kan verkrijgen en tegelijkertijd een hoge straalkwaliteit kan verkrijgen.
In een project om een krachtige LD-gepompte Nd:YAG-laser te ontwikkelen, heeft Lumispot Tech de G2-A-module ontwikkeld, die het probleem van een lager vermogen als gevolg van holtes met thermische lenzen aanzienlijk oplost, waardoor de module een hoog vermogen kan verkrijgen met hoge straalkwaliteit.
Posttijd: 24 juli 2023