| Inkapselingssoldeer van Diode Laser Bar Stacks | AuSn verpakt |
| Centrale golflengte | 1064 nm |
| Uitgangsvermogen | ≥55W |
| Werkstroom | ≤30 A |
| Werkspanning | ≤24V |
| Werkmodus | CW |
| Holtelengte | 900 mm |
| Uitvoerspiegel | T = 20% |
| Watertemperatuur | 25±3℃ |
Volg ons op sociale media voor snelle updates.
Abstract
De vraag naar CW (Continuous Wave) diode-gepompte lasermodules neemt snel toe als essentiële pompbron voor solid-state lasers. Deze modules bieden unieke voordelen om te voldoen aan de specifieke eisen van solid-state lasertoepassingen. De G2 - A Diode Pump Solid State Laser, het nieuwe product in de CW Diode Pump-serie van LumiSpot Tech, heeft een breder toepassingsgebied en betere prestaties.
In dit artikel bespreken we de toepassingen, kenmerken en voordelen van de CW-diodepomp solid-state laser. Aan het einde van het artikel presenteer ik het testrapport van de CW DPL van Lumispot Tech en onze specifieke voordelen.
Het toepassingsgebied
Krachtige halfgeleiderlasers worden voornamelijk gebruikt als pompbron voor solid-state lasers. In praktische toepassingen is een halfgeleiderlaserdiode als pompbron essentieel voor het optimaliseren van de diodegepompte solid-state lasertechnologie.
Dit type laser maakt gebruik van een halfgeleiderlaser met een vaste golflengte in plaats van de traditionele krypton- of xenonlamp om de kristallen aan te drijven. Daarom wordt deze verbeterde laser ook wel de 2-laser genoemd.ndgeneratie CW-pomplasers (G2-A), die de kenmerken heeft van een hoog rendement, een lange levensduur, een goede straalkwaliteit, goede stabiliteit, compactheid en miniaturisatie.
Hoog vermogen om te pompen
De CW-diodepompbron levert een intense puls optische energie, waardoor het versterkingsmedium in de solid-state laser effectief wordt gepompt en de beste prestaties van de solid-state laser worden gerealiseerd. Bovendien maakt het relatief hoge piekvermogen (of gemiddelde vermogen) een breder scala aan toepassingen mogelijk.industrie, geneeskunde en wetenschap.
Uitstekende balk en stabiliteit
De CW-halfgeleiderpomplasermodule heeft een uitstekende lichtbundelkwaliteit met spontane stabiliteit, wat cruciaal is voor een nauwkeurige en controleerbare laseroutput. De modules zijn ontworpen om een goed gedefinieerd en stabiel bundelprofiel te produceren, waardoor een betrouwbare en consistente pomping van de solid-state laser wordt gegarandeerd. Deze eigenschap voldoet perfect aan de eisen van lasertoepassingen in de industriële materiaalbewerking. lasersnijdenen onderzoek en ontwikkeling.
Continue golfwerking
De CW-modus combineert de voordelen van zowel een laser met continue golflengte als een gepulseerde laser. Het belangrijkste verschil tussen een CW-laser en een gepulseerde laser is het uitgangsvermogen.CW Een laser, ook wel bekend als een continugolflaser, kenmerkt zich door een stabiele werking en het vermogen om een continue golf uit te zenden.
Compact en betrouwbaar ontwerp
CW DPL kan eenvoudig in het huidige systeem worden geïntegreerd.vastestoflaserAfhankelijk van het compacte ontwerp en de structuur. De robuuste constructie en hoogwaardige componenten garanderen betrouwbaarheid op lange termijn, waardoor stilstand en onderhoudskosten tot een minimum worden beperkt. Dit is met name belangrijk in de industriële productie en bij medische ingrepen.
De marktvraag naar de DPL-serie - Groeiende marktkansen
Naarmate de vraag naar solid-state lasers in verschillende industrieën blijft toenemen, groeit ook de behoefte aan hoogwaardige pompbronnen zoals CW-diodegepompte lasermodules. Industrieën zoals de maakindustrie, de gezondheidszorg, defensie en wetenschappelijk onderzoek vertrouwen op solid-state lasers voor precisietoepassingen.
Samenvattend verhogen de eigenschappen van de diodepompbron voor de solid-state laser – hoog pompvermogen, continue werking, uitstekende straalkwaliteit en stabiliteit, en compact ontwerp – de marktvraag naar deze lasermodules. Als leverancier investeert Lumispot Tech bovendien veel tijd en energie in het optimaliseren van de prestaties en de toegepaste technologieën in de DPL-serie.
Productbundelset van de G2-A DPL van Lumispot Tech
Elke productset bevat drie groepen horizontaal gestapelde arraymodules, waarbij elke groep horizontaal gestapelde arraymodules een pompvermogen heeft van ongeveer 100W bij 25A, met een totaal pompvermogen van 300W bij 25A.
De fluorescentievlek van de G2-A-pomp wordt hieronder weergegeven:
De belangrijkste technische gegevens van de G2-A diodepomp solid-state laser:
Onze kracht ligt in technologieën.
1. Transient Thermal Management Technology
Halfgeleidergepompte solid-state lasers worden veel gebruikt voor quasi-continue golf (CW) toepassingen met een hoog piekvermogen en continue golf (CW) toepassingen met een hoog gemiddeld vermogen. Bij deze lasers hebben de hoogte van de koelplaat en de afstand tussen de chips (d.w.z. de dikte van het substraat en de chip) een aanzienlijke invloed op het warmteafvoervermogen van het product. Een grotere afstand tussen de chips resulteert in een betere warmteafvoer, maar verhoogt het volume van het product. Omgekeerd, als de afstand tussen de chips kleiner wordt, neemt de productgrootte af, maar kan het warmteafvoervermogen onvoldoende zijn. Het ontwerpen van een optimale halfgeleidergepompte solid-state laser met een zo compact mogelijk volume die voldoet aan de warmteafvoereisen is een lastige opgave.
Grafiek van de stationaire thermische simulatie
Lumispot Tech gebruikt de eindige-elementenmethode om het temperatuurveld van het apparaat te simuleren en te berekenen. Voor de thermische simulatie wordt een combinatie van stationaire thermische simulatie van warmteoverdracht in vaste stoffen en thermische simulatie van vloeistoftemperaturen gebruikt. Voor continue bedrijfsomstandigheden, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, wordt voorgesteld dat het product de optimale chipafstand en -opstelling heeft onder de omstandigheden van de stationaire thermische simulatie van warmteoverdracht in vaste stoffen. Met deze afstand en structuur heeft het product een goed warmteafvoerend vermogen, een lage piektemperatuur en de meest compacte eigenschappen.
2.AuSn-soldeerinkapselingsproces
Lumispot Tech gebruikt een verpakkingstechniek waarbij AuSn-soldeer in plaats van traditioneel indiumsoldeer wordt gebruikt om problemen met thermische vermoeidheid, elektromigratie en elektrothermische migratie, veroorzaakt door indiumsoldeer, aan te pakken. Door AuSn-soldeer te gebruiken, wil ons bedrijf de betrouwbaarheid en levensduur van producten verbeteren. Deze vervanging wordt uitgevoerd met behoud van een constante afstand tussen de soldeerstaafjes, wat verder bijdraagt aan de verbetering van de productbetrouwbaarheid en levensduur.
Bij de verpakkingstechnologie van krachtige halfgeleidergepompte solid-state lasers wordt indium (In) door steeds meer internationale fabrikanten als lasmateriaal gebruikt vanwege de voordelen zoals een laag smeltpunt, lage lasspanning, eenvoudige verwerking en goede plastische vervorming en infiltratie. Echter, bij halfgeleidergepompte solid-state lasers die continu in bedrijf zijn, kan de wisselende spanning leiden tot vermoeidheid van de indiumlaslaag, wat uiteindelijk productfalen tot gevolg heeft. Vooral bij hoge en lage temperaturen en lange pulsduur is de kans op defecten bij indiumlassen aanzienlijk groter.
Vergelijking van versnelde levensduurtests van lasers met verschillende soldeerpakketten
Na 600 uur veroudering vertonen alle producten die met indiumsoldeer zijn ingekapseld gebreken, terwijl de producten die met goudtin zijn ingekapseld meer dan 2000 uur functioneren met vrijwel geen vermogensverlies. Dit illustreert de voordelen van AuSn-inkapseling.
Om de betrouwbaarheid van krachtige halfgeleiderlasers te verbeteren en tegelijkertijd de consistentie van diverse prestatie-indicatoren te behouden, gebruikt Lumispot Tech hard soldeer (AuSn) als een nieuw type verpakkingsmateriaal. Het gebruik van een substraatmateriaal met een overeenkomstige thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE-Matched Submount), dat thermische spanningen effectief afvoert, biedt een goede oplossing voor de technische problemen die zich kunnen voordoen bij de voorbereiding van hard soldeer. Een noodzakelijke voorwaarde voor het solderen van het substraatmateriaal (submount) aan de halfgeleiderchip is oppervlaktemetallisatie. Oppervlaktemetallisatie is de vorming van een diffusiebarrière en een soldeerinfiltratielaag op het oppervlak van het substraatmateriaal.
Schematische weergave van het elektromigratiemechanisme van een laser ingekapseld in indiumsoldeer.
Om de betrouwbaarheid van krachtige halfgeleiderlasers te verbeteren en tegelijkertijd de consistentie van diverse prestatie-indicatoren te behouden, gebruikt Lumispot Tech hard soldeer (AuSn) als een nieuw type verpakkingsmateriaal. Het gebruik van een substraatmateriaal met een overeenkomstige thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE-Matched Submount), dat thermische spanningen effectief afvoert, biedt een goede oplossing voor de technische problemen die zich kunnen voordoen bij de voorbereiding van hard soldeer. Een noodzakelijke voorwaarde voor het solderen van het substraatmateriaal (submount) aan de halfgeleiderchip is oppervlaktemetallisatie. Oppervlaktemetallisatie is de vorming van een diffusiebarrière en een soldeerinfiltratielaag op het oppervlak van het substraatmateriaal.
Het doel is enerzijds om de diffusie van soldeer naar het substraatmateriaal te blokkeren, anderzijds om de hechting van het soldeer aan het substraatmateriaal te versterken en de vorming van een holte in de soldeerlaag te voorkomen. Oppervlaktemetallisatie kan ook oxidatie en vochtindringing van het substraatoppervlak voorkomen, de contactweerstand tijdens het lasproces verlagen en zo de lassterkte en productbetrouwbaarheid verbeteren. Het gebruik van hard soldeer van AuSn als lasmateriaal voor halfgeleidergepompte solid-state lasers kan indiumstressvermoeidheid, oxidatie, elektrothermische migratie en andere defecten effectief voorkomen, waardoor de betrouwbaarheid en levensduur van halfgeleiderlasers aanzienlijk worden verbeterd. De toepassing van goud-tin-inkapselingstechnologie kan de problemen van elektromigratie en elektrothermische migratie van indiumsoldeer verhelpen.
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 in het lasermedium. Dit resulteert in temperatuurgradiënten, die veranderingen in de brekingsindex van het medium veroorzaken en vervolgens diverse thermische effecten teweegbrengen. De thermische depositie in het versterkingsmedium leidt tot het thermische lenseffect en het thermisch geïnduceerde birefringentie-effect, wat verliezen in het lasersysteem veroorzaakt en de stabiliteit van de laser in de caviteit en de kwaliteit van de uitgangsstraal beïnvloedt. In een continu werkend lasersysteem verandert de thermische spanning in het versterkingsmedium naarmate het pompvermogen toeneemt. De verschillende thermische effecten in het systeem hebben een ernstige invloed op het verkrijgen van een betere straalkwaliteit en een hoger uitgangsvermogen, wat een van de problemen is die moeten worden opgelost. Hoe de thermische effecten van kristallen tijdens het werkproces effectief kunnen worden geremd en verminderd, is al lange tijd een belangrijk onderzoeksonderwerp voor wetenschappers en is uitgegroeid tot een actueel thema.
Nd:YAG-laser met thermische lensholte
In het project voor de ontwikkeling van krachtige LD-gepompte Nd:YAG-lasers werd het probleem van Nd:YAG-lasers met een thermische lensholte opgelost, waardoor de module een hoog vermogen kan leveren met behoud van een hoge bundelkwaliteit.
In een project om een krachtige LD-gepompte Nd:YAG-laser te ontwikkelen, heeft Lumispot Tech de G2-A-module ontwikkeld. Deze module lost het probleem van het lagere vermogen als gevolg van caviteiten met thermische lenzen grotendeels op, waardoor de module een hoog vermogen met een hoge straalkwaliteit kan bereiken.
Geplaatst op: 24 juli 2023