Односмуговий діодний лазер

Односмуговий діодний лазер включає діодну лазерну смугу MCC і діодну лазерну смугу CS. MCC Diode Laser Bar‌ відноситься до напівпровідникової лазерної шини, яка використовує мікроканальний охолоджувач (MCC). MCC Laser Bar в основному використовується для структури упаковки потужних напівпровідникових лазерів. Його основною особливістю є ефективне розсіювання тепла та здатність працювати в умовах високого циклу безперервної хвилі та квазібезперервної хвилі. Діодний лазерний стрижень у корпусі CS відноситься до форми упаковки напівпровідникового лазера, де «CS» означає кондуктивне охолодження. Ця форма упаковки в основному використовується для потужних напівпровідникових лазерів, особливо у високому робочому циклі та режимі безперервної роботи, що вимагає ефективного рішення для розсіювання тепла.

Бар MCC

Бар CS

Ручна епіляція

Діодна лазерна панель MCC

Діодна лазерна шина CS, опціонально FAC

Механізм охолодження
‌Водяне охолодження‌: Лазерне водяне охолодження призначене для розсіювання тепла через циркуляцію води. Вода циркулює всередині та поза лазером для передачі тепла воді, а потім повертається в цикл після розсіювання в радіаторі. Водяне охолодження має високу теплопровідність і здатність до теплопередачі, а також може швидше передавати тепло назовні, забезпечуючи тим самим ефективну та стабільну роботу лазера та знижуючи рівень відмов‌.

Кондуктивне охолодження: Кондуктивне охолодження зазвичай стосується використання властивостей теплопровідності таких матеріалів, як метали, для розсіювання тепла. Цей метод охолодження залежить від ефективності теплопровідності матеріалу та зазвичай використовується для невеликих пристроїв або локального розсіювання тепла‌.

Застосовні сценарії
‌Водяне охолодження‌: підходить для сценаріїв, які потребують тривалої безперервної роботи та забезпечують стабільність. Водяне охолодження може забезпечити кращий ефект розсіювання тепла та зменшити частоту відмов. Він підходить для потужних лазерів або додатків, які потребують високої стабільності‌.
‌Кондуктивне охолодження‌: підходить для невеликих пристроїв або локальних потреб у розсіюванні тепла. Оскільки кондуктивне охолодження залежить від ефективності теплопровідності матеріалу, його ефект розсіювання тепла відносно обмежений, і він підходить для пристроїв із низькою потужністю або низькими вимогами до розсіювання тепла‌.

Вартість і складність обслуговування
Водяне охолодження: вимагає регулярної заміни фільтрів від накипу та додавання охолоджуючої рідини, що має високі витрати на обслуговування.
Кондуктивне охолодження: відносно просте технічне обслуговування, яке вимагає лише регулярного очищення компонентів, що розсіюють тепло, і низькі витрати на технічне обслуговування.

CW режим роботи
Режим роботи CW означає, що лазер працює безперервно, а енергія вихідного променя залишається постійною та безперебійною. Цей робочий режим підходить для застосувань, які вимагають стабільної лазерної енергії, наприклад для оптоволоконного зв’язку та обробки матеріалів. Вихідна потужність неперервних лазерів є відносно низькою, але вона може залишатися стабільною, що підходить для сценаріїв, які вимагають безперервного виведення лазерної енергії. ‌

Режим роботи QCW
Режим роботи QCW означає, що лазер працює у вигляді імпульсів, тривалість (ширина) кожного імпульсу обмежена, а між імпульсами є певний інтервал. Лазери QCW зазвичай випромінюють імпульси багаторазово на високій частоті, і ширину імпульсу можна модулювати за потреби для контролю вихідної потужності та енергії імпульсу лазера. Цей режим роботи підходить для прикладних сценаріїв із високими вимогами до роздільної здатності за часом, таких як радарні системи та медичне обладнання. Високоенергетичні короткі імпульси QCW лазерів можуть забезпечити точне вимірювання та лікування. ‌

Конкретні сценарії застосування
‌Робочий режим CW‌: підходить для застосувань, які вимагають стабільної лазерної енергії, таких як волоконно-оптичний зв’язок і обробка матеріалів. У цих застосуваннях лазери CW можуть забезпечувати стабільну вихідну потужність для задоволення постійних потреб передачі сигналу або обробки матеріалів.
‌Робочий режим QCW‌: підходить для додатків із високими вимогами до роздільної здатності за часом, таких як радарні системи та медичне обладнання. Високоенергетичні короткі імпульси QCW лазерів можуть забезпечити точне вимірювання та лікування.

Різні методи охолодження: Лазерна планка в упаковці CS використовує пасивне охолодження і зазвичай не вимагає додаткових систем охолодження, таких як деіонізована вода та циркуляційне охолодження насосом високого тиску. Мікроканальна лазерна панель використовує рідинне охолодження, особливо мікроканальний охолоджувач (MCC), чий впускний отвір для охолоджувальної рідини розташований поблизу лазерної панелі, з високою ефективністю розсіювання тепла.
Структурна різниця: структура діодної шини CS відносно проста і може не включати складну конструкцію каналу охолодження. Мікроканальна діодна панель містить мікроканальний охолоджувач, який є важливою частиною її конструкції для ефективного розсіювання тепла.

• Вимоги до обслуговування:Пакет CS: дизайн, що не потребує обслуговування, без мікроканального лазерного діода, без деіонізованої води та циркуляційного охолодження насосом високого тиску.
• Мікроканальний лазерний діод:Потрібне регулярне обслуговування системи охолодження.
• Різні сценарії застосування:Завдяки простому методу охолодження, який не потребує обслуговування, діодний стрижень CS дуже підходить для лазерів промислового рівня.

Мікроканальна діодна шина більше підходить для використання у високому циклі навантаження та безперервному режимі роботи завдяки високій ефективності розсіювання тепла.

Основні функції лазерної панелі CS з лінзою FAC включають фокусування світла, посилення спрямованості променя та зменшення кута розбіжності променя. ‌

Світло, випромінюване лазерною стрічкою, вже є лазерним світлом, але оскільки воно зазвичай має форму еліпса або коми, коли виходить із резонатора, для його фокусування потрібна лінза. Функція лінзи полягає в тому, щоб сфокусувати ці промені в світловій точці, тим самим підвищуючи спрямованість променя та зменшуючи кут розбіжності променя‌.

Фокусне світло
Лінза може ефективно фокусувати світло, випромінюване лазерним діодом, утворюючи світлову пляму. Цей ефект фокусування може значно збільшити відстань проекції та яскравість світла, роблячи застосування лазерних діодів більш ефективним і практичним‌.

Збільште спрямованість променя
Завдяки фокусуванню через лінзу промінь, випромінюваний лазерним діодом, може бути більш концентрованим і більш спрямованим. Це означає, що промінь може поширюватися в певному напрямку точніше, зменшуючи розсіювання та дифузію променя та покращуючи ефективність передачі променя‌.

Зменшити кут розбіжності променя
Застосування лінз дозволяє значно зменшити кут розбіжності променя, що випускається лазерним діодом. Зменшений кут розбіжності означає, що промінь може підтримувати менший розкид під час поширення, тим самим покращуючи колімацію та стабільність променя‌.

Використовуючи лазерні стрижні MCC з водяним охолодженням, зверніть увагу на наступні моменти‌:
‌Забезпечте правильну установку та підключення системи водяного охолодження‌: включно з водяними охолоджувачами, водопровідними трубами та охолоджувачами, перевірте міцність з’єднань і уникайте витоку або просочування води‌.
‌Виберіть відповідну охолоджуючу рідину‌: Рекомендується використовувати рідину з хорошими тепловідвідними та антикорозійними властивостями, таку як дистильована вода або суміш охолоджувачів, і уникати використання рідин, які пошкоджують обладнання‌.
‌Контролюйте температуру системи водяного охолодження‌: відповідно до вимог лазера та робочого середовища відрегулюйте температуру, щоб забезпечити належну температуру роботи обладнання. Занадто висока або занадто низька температура не є добре.
‌Регулярно очищуйте систему водяного охолодження‌: уникайте забивання водопровідних труб, кулерів тощо брудом, який впливає на ефективність розсіювання тепла. Для чищення використовуйте м’яку щітку або стиснене повітря.
‌Запобігайте замерзанню‌: у середовищі з низькою температурою переконайтеся, що лазер і водяний охолоджувач завжди перебувають у навколишньому середовищі вище 0 градусів за Цельсієм, або тримайте лазер і водяний охолоджувач увімкненими, щоб вода в трубі не потрапляла замерзання‌.
‌Використовуйте антифриз‌: коли температура падає нижче 0 градусів, використовуйте антифриз для всієї охолоджувальної води; якщо він не використовується протягом тривалого часу або живлення вимкнено, злийте воду з кулера для води та зберігайте обладнання при температурі вище 5 градусів ‌.
Завдяки зазначеним вище заходам можна гарантувати, що лазерна панель MCC з водяним охолодженням буде підтримувати оптимальну продуктивність і подовжувати термін служби під час використання.

Компоненти лазерного діода в упаковці CS в основному включають такі частини:

Лазерний чіп: це основна частина лазерного діода, яка відповідає за випромінювання лазерного світла. Лазерний чіп зазвичай складається з pn-переходу, що складається з напівпровідника p-типу та напівпровідника n-типу, який містить активний шар, що випромінює світло, і покриття, яке відбиває світло.

Шар металізації: шар металізації використовується для з’єднання лазерного чіпа та інших компонентів. Зазвичай він розділений на ізоляційну сітку, на цьому шарі спроектовані катод і анод.

Монтажна підкладка: монтажна підкладка використовується для фіксації та підтримки лазерного чіпа та забезпечення розсіювання тепла. У деяких випадках монтажна підкладка також використовується для ізоляції радіатора.

Шлях розсіювання тепла: Щоб гарантувати, що лазерний діод не перегрівається під час роботи, зазвичай існує конструкція шляху розсіювання тепла. Шлях розсіювання тепла може бути вертикальним або горизонтальним, залежно від конструкції упаковки

‌Ефект усмішки лазерного променя‌ стосується того факту, що в напівпровідниковій лазерній матриці (LDA) через термічну напругу, що виникає під час процесу пакування, лазерний чіп створює світловипромінюючий вигин у напрямку швидкої осі, викликаючи світлові плями кожного світловипромінювальний блок не повинен бути на прямій лінії. Це явище відоме як ефект «усмішки».

причина
Основною причиною ефекту «посмішки» є невідповідність коефіцієнта теплового розширення між лазерним чіпом і пакувальними матеріалами, такими як радіатор підкладки, під час процесу пакування, що призводить до теплового стресу. Ця термічна напруга ще більше посилюється під час роботи лазера, внаслідок чого лазерний чіп згинається, що впливає на лінійність променя‌.

Вплив
Ефект «посмішки» істотно впливає на якість променя, що в основному проявляється в погіршенні лінійності променя і рівномірності розподілу світлових плям. Це збільшить складність колімації променя, формування та з’єднання волокон, що вплине на загальну продуктивність лазера.

Практичні наслідки та рішення
У практичних застосуваннях ефект «усмішки» впливатиме на якість променя потужних напівпровідникових лазерів, особливо в програмах, які вимагають високоточного вирівнювання. Щоб зменшити вплив ефекту «посмішки», його можна покращити, оптимізувавши процес пакування, використовуючи матеріали з більш відповідним коефіцієнтом теплового розширення та враховуючи вплив змін температури на якість променя в конструкції.

Застосування лазерних діодів CS (LD) у технології друку в основному залежить від їх високої ефективності, високої щільності потужності та точного керування. Лазерні діоди генерують лазери за принципом стимульованого випромінювання, які використовуються для точної абляції або затвердіння матеріалів під час процесу друку.

Принцип роботи лазерних діодів
Основною структурою лазерного діода є PN-перехід, який складається з напівпровідника P-типу та напівпровідника N-типу, легованого різними домішками. Коли пряме зміщення прикладається до PN-переходу, електрони рухаються з N-області в P-область, а дірки — з P-області в N-область. Ці електрони та дірки рекомбінуються поблизу PN-переходу для генерації фотонів. Для генерації лазерів також потрібні стимульоване випромінювання та оптичні резонатори. Стимульоване випромінювання означає, що коли електрон перескакує з більш високого енергетичного рівня на нижчий, вивільняється фотон. Якщо цей фотон взаємодіє з іншим електроном на високому енергетичному рівні, це призведе до того, що електрон також випустить фотон тієї ж частоти та фази, таким чином досягаючи посилення світла. Оптичний резонатор використовує рефлектор для відображення фотонів у порожнині, додатково збільшуючи кількість фотонів і врешті-решт утворюючи лазер. ‌

Застосування лазерних діодів у поліграфічній техніці
У поліграфічній техніці лазерні діоди в основному використовуються для лазерного друку. Основним компонентом лазерного принтера є лазерний сканер, який сканує поверхню фоточутливого барабана за допомогою лазерного променя, створюваного лазерним діодом. Коли лазерний промінь опромінює фоточутливий барабан, фотопровідний матеріал на фоточутливому барабані поглинає енергію лазера та формує електростатичне приховане зображення. Згодом тонер адсорбується на електростатичному прихованому зображенні для завершення процесу друку.

Смуги лазерних діодів MCC можуть бути упаковані в стек лазерних діодів. ‌

Смуги лазерних діодів MCC можуть бути упаковані в стек лазерних діодів вертикальним стеком (V-стек). Напівпровідникові лазери з вертикальним пакетом долають проблему якості променя лазерів з горизонтальною матрицею, і якість їхнього променя відповідає якості одного лазерного променя, що підходить для застосування з високими вимогами до якості променя‌. Крім того, з удосконаленням технології пакування кількість лазерних смуг у вертикально розташованому лазері можна збільшити з кількох до 70, а максимальна вихідна потужність також може досягати КВт.

Структура упаковки
Конструкція упаковки лінійок лазерних діодів MCC, як правило, включає катод, анод, впускний і вихідний отвори для охолоджуючої рідини. Вхідний отвір охолоджуючої рідини розташований близько до анода лазерної матриці, а вихідний отвір охолоджувальної рідини — близько до катода‌. Ця структура дозволяє лазерним діодним панелям MCC ефективно розсіювати тепло та керувати теплом, коли вони зібрані в масив.

Сценарії застосування
Після упаковки в стек лазерних діодів лазерні діодні планки MCC можна застосовувати для різноманітних сценаріїв високопотужних лазерів, таких як промислова обробка, наукові дослідження, медичне обладнання тощо. Завдяки високій вихідній потужності та хорошій якості променя MCC лазерні діодні шини можуть відповідати високим вимогам до лазерного обладнання в цих областях після упаковки.

Одинарні діодні лазери доступні в немонтованих лазерних діодних шинах або в корпусах з провідним або активним охолодженням. Більшість діодних панелей працюють в діапазоні довжин хвиль від 755 до 860 нм або від 940 нм до 980 нм. Довжини хвиль 808 нм (для накачування неодимових лазерів) і 940 нм (для накачування Yb:YAG) є найбільш помітними. Інша важлива довжина хвилі становить близько 975–980 нм для накачування потужних волоконних лазерів і підсилювачів, легованих ербієм або ітербієм. Типовий діод з пасивним охолодженням пропонується на кріпленні CS, стандартному пакеті, сумісному з монтажним пристроєм на основі термоелектричного охолоджувача (TEC). Кріплення CS підходить для квазі-CW (QCW) і CW середньої потужності. Для активного водяного охолодження використовуються мікроканальні радіатори. Кілька стрижнів можна складати в горизонтальному або вертикальному напрямку для збільшення вихідної потужності.

Високопотужний діодний лазер з одним смугом безпосередньо використовується (як прямий діодний лазер) у лазерній обробці матеріалів (наприклад, лазерне зварювання та певна обробка поверхні) і як медичні лазери (наприклад, для фотодинамічної терапії, видалення татуювань, лазерної хірургії). Діодні шини також розробляються для військового використання як лазерна зброя на полі бою. Для дуже високих потужностей (приблизно понад 100 Вт) використовуються стеки діодів, тобто кілька діодних лінійок, складених у вертикальному напрямку. Іншим поширеним застосуванням є накачування потужних твердотільних лазерів – як об’ємних, так і волоконних.

Brandnew Technology, один із провідних виробників та постачальників діодних лазерів у Китаї, має професійну фабрику, яка виробляє високоякісні світлодіодні лазери з кріпленням CS, односмугові діодні лазери, діодні лазери CW і продає їх за конкурентоспроможними цінами. Ласкаво просимо до гуртового продажу нашої продукції, виготовленої в Китаї.