In de wereld van krachtige lasers zijn laserbalken onmisbare kerncomponenten. Ze dienen niet alleen als fundamentele eenheden voor energieopwekking, maar belichamen ook de precisie en integratie van moderne opto-elektronische technologie.—Dit leverde ze de bijnaam op: de "motor" van lasersystemen. Maar hoe ziet een laserbalk er precies uit en hoe kan hij tientallen of zelfs honderden watt aan vermogen leveren met een afmeting van slechts enkele millimeters? Dit artikel onderzoekt de interne architectuur en de technische geheimen achter laserbalken.
1. Wat is een laserbar?
Een laserbalk is een krachtig lichtgevend apparaat dat bestaat uit meerdere laserdiodechips die horizontaal op één substraat zijn gerangschikt. Hoewel het werkingsprincipe vergelijkbaar is met dat van een enkele halfgeleiderlaser, maakt de laserbalk gebruik van een opstelling met meerdere emitters om een hoger optisch vermogen en een compactere vormfactor te bereiken.
Laserbalken worden veelvuldig gebruikt in de industrie, de medische sector, de wetenschap en de defensie, zowel als directe laserbronnen als pompbronnen voor fiberlasers en solid-state lasers.
2. Structurele samenstelling van een laserbalk
De interne structuur van een laserbalk bepaalt direct de prestaties ervan. Deze bestaat hoofdzakelijk uit de volgende kerncomponenten:
①Zendinstallatie
Laserbalken bestaan doorgaans uit 10 tot 100 emitters (laserholtes) die naast elkaar zijn geplaatst. Elke emitter is ongeveer 50–150μHet is m breed en fungeert als een onafhankelijk versterkingsgebied, met een PN-overgang, resonantieholte en golfgeleiderstructuur voor het genereren en uitzenden van laserlicht. Hoewel alle emitters hetzelfde substraat delen, worden ze meestal elektrisch parallel of in zones aangestuurd.
②Halfgeleiderlaagstructuur
De kern van de laserbalk bestaat uit een stapel halfgeleiderlagen, waaronder:
- P-type en N-type epitaxiale lagen (die de PN-overgang vormen)
- Actieve laag (bijv. kwantumputstructuur), die gestimuleerde emissie genereert
- Golfgeleiderlaag, die zorgt voor moduscontrole in laterale en verticale richting
- Bragg-reflectoren of HR/AR-coatings, die de gerichte laseruitvoer verbeteren.
③Substraat en thermische beheerstructuur
De emitters worden gekweekt op een monolithisch halfgeleidersubstraat (meestal GaAs). Voor een efficiënte warmteafvoer wordt de laserbalk gesoldeerd op zeer geleidende onderlagen zoals koper, een W-Cu-legering of CVD-diamant, en gecombineerd met koelplaten en actieve koelsystemen.
④Emissieoppervlak en collimatiesysteem
Vanwege de grote divergentiehoeken van de uitgezonden bundels zijn laserbalken doorgaans uitgerust met microlensarrays (FAC/SAC) voor collimatie en bundelvorming. Voor bepaalde toepassingen zijn aanvullende optische elementen nodig.—zoals cilindrische lenzen of prisma's—worden gebruikt om de divergentie in het verre veld en de bundelkwaliteit te controleren.
3. Belangrijke structurele factoren die de prestaties beïnvloeden
De structuur van een laserbalk speelt een cruciale rol bij het bepalen van de stabiliteit, efficiëntie en levensduur ervan. Enkele belangrijke aspecten zijn:
①Ontwerp voor thermisch beheer
Laserbalken kenmerken zich door een hoge vermogensdichtheid en geconcentreerde warmte. Een lage thermische weerstand is essentieel en wordt bereikt door middel van AuSn-solderen of indiumverbindingen, in combinatie met microkanaalkoeling voor een gelijkmatige warmteafvoer.
②Bundelvorming en -uitlijning
Meerdere lichtbronnen hebben vaak last van slechte coherentie en een verkeerde uitlijning van het golffront. Nauwkeurig lensontwerp en -uitlijning zijn cruciaal voor het verbeteren van de bundelkwaliteit in het verre veld.
③Stressbeheersing en betrouwbaarheid
Verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënten tussen materialen kunnen leiden tot kromtrekken of microscheurtjes. Verpakkingen moeten zo ontworpen zijn dat mechanische spanning gelijkmatig verdeeld wordt en dat ze bestand zijn tegen temperatuurschommelingen zonder kwaliteitsverlies.
4. Toekomstige trends in laserbar-ontwerp
Naarmate de vraag naar meer vermogen, kleinere afmetingen en grotere betrouwbaarheid toeneemt, blijven laserbalkstructuren zich ontwikkelen. Belangrijke ontwikkelingsrichtingen zijn onder meer:
①Golflengtevergroting: Uitbreiding tot 1,5μm en midden-infraroodbanden
②Miniaturisatie: Maakt gebruik mogelijk in compacte apparaten en sterk geïntegreerde modules.
③Slimme verpakkingen: met temperatuursensoren en statusfeedbacksystemen.
④Stapelen met hoge dichtheid: Gelaagde arrays voor een vermogen van kilowattniveau in een compact formaat.
5. Conclusie
Als de“hart"Bij krachtige lasersystemen heeft het structurele ontwerp van de laserbalken een directe invloed op de optische, elektrische en thermische prestaties van het gehele systeem. Het integreren van tientallen emitters in een structuur van slechts enkele millimeters breed toont niet alleen geavanceerde materiaal- en fabricagetechnieken aan, maar vertegenwoordigt ook het hoge integratieniveau van vandaag de dag.'de fotonica-industrie.
Vooruitkijkend, nu de vraag naar efficiënte en betrouwbare laserbronnen blijft stijgen, zullen innovaties in de structuur van laserbalken een belangrijke drijfveer blijven om de laserindustrie naar nieuwe hoogten te tillen.
Als u'Bent u op zoek naar deskundige ondersteuning op het gebied van laserbarverpakking, thermisch beheer of productselectie? Neem dan gerust contact met ons op.'Wij zijn er om oplossingen op maat te bieden die aansluiten op uw specifieke toepassingsbehoeften.
Geplaatst op: 2 juli 2025