| Saldatura di incapsulamento di Stack di barre laser a diodo | AuSn imballato |
| Lunghezza d'onda centrale | 1064 nm |
| Potenza di uscita | ≥55W |
| Corrente di lavoro | ≤30 A |
| Tensione di lavoro | ≤24V |
| Modalità di lavoro | CW |
| Lunghezza della cavità | 900mm |
| Specchio di uscita | T = 20% |
| Temperatura dell'acqua | 25±3℃ |
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Astratto
La domanda di moduli laser pompati a diodi CW (onda continua) è in rapida crescita, in quanto fonte di pompaggio essenziale per i laser a stato solido. Questi moduli offrono vantaggi unici per soddisfare i requisiti specifici delle applicazioni laser a stato solido. Il laser a stato solido G2 - A Diode Pump Solid State Laser, il nuovo prodotto della serie CW Diode Pump di LumiSpot Tech, ha un campo di applicazione più ampio e prestazioni migliori.
In questo articolo, approfondiremo le applicazioni, le caratteristiche e i vantaggi del laser a stato solido a pompa diodo CW. Alla fine dell'articolo, illustrerò il rapporto di prova del DPL CW di Lumispot Tech e i nostri vantaggi specifici.
Il campo di applicazione
I laser a semiconduttore ad alta potenza sono utilizzati principalmente come sorgenti di pompaggio per laser a stato solido. Nelle applicazioni pratiche, una sorgente di pompaggio a diodo laser a semiconduttore è fondamentale per ottimizzare la tecnologia laser a stato solido pompata a diodo laser.
Questo tipo di laser utilizza un laser a semiconduttore con una lunghezza d'onda di uscita fissa invece della tradizionale lampada al kripton o allo xeno per pompare i cristalli. Di conseguenza, questo laser aggiornato è chiamato 2ndgenerazione di laser a pompa CW (G2-A), che presenta le seguenti caratteristiche: elevata efficienza, lunga durata, buona qualità del fascio, buona stabilità, compattezza e miniaturizzazione.
Capacità di pompaggio ad alta potenza
La sorgente di pompaggio a diodo CW offre un'intensa esplosione di energia ottica, pompando efficacemente il mezzo di guadagno nel laser a stato solido, per ottenere le migliori prestazioni del laser stesso. Inoltre, la sua potenza di picco relativamente elevata (o potenza media) consente una gamma più ampia di applicazioni.industria, medicina e scienza.
Ottima trave e stabilità
Il modulo laser di pompaggio a semiconduttore CW offre un fascio luminoso di qualità eccezionale, con stabilità spontanea, fondamentale per ottenere un'emissione laser precisa e controllabile. I moduli sono progettati per produrre un profilo del fascio ben definito e stabile, garantendo un pompaggio affidabile e costante del laser a stato solido. Questa caratteristica soddisfa perfettamente i requisiti dell'applicazione laser nella lavorazione industriale dei materiali. taglio lasere ricerca e sviluppo.
Funzionamento a onda continua
La modalità di funzionamento CW combina i vantaggi del laser a lunghezza d'onda continua e del laser pulsato. La principale differenza tra il laser CW e il laser pulsato è la potenza in uscita.CW Il laser, noto anche come laser a onda continua, ha le caratteristiche di una modalità di funzionamento stabile e la capacità di inviare un'onda continua.
Design compatto e affidabile
CW DPL può essere facilmente integrato nella correntelaser a stato solidoGrazie al design compatto e alla struttura, la loro struttura robusta e i componenti di alta qualità garantiscono un'affidabilità a lungo termine, riducendo al minimo i tempi di fermo e i costi di manutenzione, un aspetto particolarmente importante nella produzione industriale e nelle procedure mediche.
La domanda di mercato della serie DPL - Crescenti opportunità di mercato
Con la continua espansione della domanda di laser a stato solido in diversi settori, aumenta anche la necessità di sorgenti di pompaggio ad alte prestazioni, come i moduli laser a diodo pompato a onda continua (CW). Settori come la produzione, la sanità, la difesa e la ricerca scientifica si affidano ai laser a stato solido per applicazioni di precisione.
In sintesi, in quanto sorgente di pompaggio a diodo del laser a stato solido, le caratteristiche dei prodotti (capacità di pompaggio ad alta potenza, modalità di funzionamento in onda continua, eccellente qualità e stabilità del fascio e design compatto) aumentano la domanda di mercato per questi moduli laser. In qualità di fornitore, Lumispot Tech si impegna inoltre a fondo per ottimizzare le prestazioni e le tecnologie applicate alla serie DPL.
Set di prodotti G2-A DPL di Lumispot Tech
Ogni set di prodotti contiene tre gruppi di moduli array impilati orizzontalmente, ciascun gruppo di moduli array impilati orizzontali eroga una potenza di pompaggio di circa 100 W a 25 A e una potenza di pompaggio complessiva di 300 W a 25 A.
Di seguito è mostrato lo spot di fluorescenza della pompa G2-A:
Dati tecnici principali del laser a stato solido con pompa a diodo G2-A:
La nostra forza nelle tecnologie
1. Tecnologia di gestione termica transitoria
I laser a stato solido pompati a semiconduttore sono ampiamente utilizzati per applicazioni a onda quasi continua (CW) con elevata potenza di picco e applicazioni a onda continua (CW) con elevata potenza media. In questi laser, l'altezza del dissipatore termico e la distanza tra i chip (ovvero lo spessore del substrato e del chip) influenzano significativamente la capacità di dissipazione del calore del prodotto. Una maggiore distanza tra i chip si traduce in una migliore dissipazione del calore, ma aumenta il volume del prodotto. Al contrario, se la spaziatura tra i chip viene ridotta, le dimensioni del prodotto saranno ridotte, ma la capacità di dissipazione del calore del prodotto potrebbe essere insufficiente. Utilizzare il volume più compatto per progettare un laser a stato solido pompato a semiconduttore ottimale che soddisfi i requisiti di dissipazione del calore è un compito arduo in fase di progettazione.
Grafico della simulazione termica allo stato stazionario
Lumispot Tech applica il metodo degli elementi finiti per simulare e calcolare il campo di temperatura del dispositivo. Per la simulazione termica viene utilizzata una combinazione di simulazione termica a stato stazionario del trasferimento di calore solido e simulazione termica della temperatura del liquido. Per condizioni di funzionamento continuo, come mostrato nella figura seguente: si propone che il prodotto abbia la spaziatura e la disposizione ottimali dei chip nelle condizioni di simulazione termica a stato stazionario del trasferimento di calore solido. Con questa spaziatura e struttura, il prodotto presenta una buona capacità di dissipazione del calore, basse temperature di picco e la caratteristica di massima compattezza.
2.Saldatura AuSnprocesso di incapsulamento
Lumispot Tech impiega una tecnica di packaging che utilizza la lega di saldatura AnSn al posto della tradizionale lega di saldatura all'indio per risolvere i problemi legati alla fatica termica, all'elettromigrazione e alla migrazione elettrotermica causati dalla lega di saldatura all'indio. Adottando la lega di saldatura AuSn, la nostra azienda mira a migliorare l'affidabilità e la longevità del prodotto. Questa sostituzione viene effettuata garantendo una spaziatura costante tra le barre, contribuendo ulteriormente al miglioramento dell'affidabilità e della durata del prodotto.
Nella tecnologia di confezionamento dei laser a stato solido ad alta potenza pompati a semiconduttore, l'indio (In) metallico è stato adottato come materiale di saldatura da un numero sempre maggiore di produttori internazionali grazie ai suoi vantaggi: basso punto di fusione, basso stress di saldatura, facilità d'uso e buona deformazione plastica e infiltrazione. Tuttavia, nei laser a stato solido pompati a semiconduttore in condizioni di funzionamento continuo, lo stress alternato causa affaticamento da sforzo dello strato di saldatura indio, che porta al guasto del prodotto. Soprattutto ad alte e basse temperature e con lunghe durate degli impulsi, il tasso di guasto della saldatura indio è molto evidente.
Confronto dei test di vita accelerati dei laser con diversi pacchetti di saldatura
Dopo 600 ore di invecchiamento, tutti i prodotti incapsulati con saldatura all'indio si guastano; mentre i prodotti incapsulati con stagno-oro funzionano per più di 2.000 ore senza quasi alcuna variazione di potenza, a dimostrazione dei vantaggi dell'incapsulamento in AuSn.
Per migliorare l'affidabilità dei laser a semiconduttore ad alta potenza, mantenendo al contempo la coerenza dei diversi indicatori di prestazione, Lumispot Tech adotta la lega per saldatura dura (AuSn) come nuovo tipo di materiale di confezionamento. L'utilizzo di un materiale di substrato con coefficiente di dilatazione termica abbinato (CTE - Matched Submount), che elimina efficacemente lo stress termico, rappresenta una valida soluzione ai problemi tecnici che possono presentarsi nella preparazione della lega per saldatura dura. Una condizione necessaria affinché il materiale del substrato (submount) possa essere saldato al chip semiconduttore è la metallizzazione superficiale. La metallizzazione superficiale consiste nella formazione di uno strato di barriera alla diffusione e di uno strato di infiltrazione della lega saldante sulla superficie del materiale del substrato.
Schema del meccanismo di elettromigrazione di un laser incapsulato in saldatura all'indio
Per migliorare l'affidabilità dei laser a semiconduttore ad alta potenza, mantenendo al contempo la coerenza dei diversi indicatori di prestazione, Lumispot Tech adotta la lega per saldatura dura (AuSn) come nuovo tipo di materiale di confezionamento. L'utilizzo di un materiale di substrato con coefficiente di dilatazione termica abbinato (CTE - Matched Submount), che elimina efficacemente lo stress termico, rappresenta una valida soluzione ai problemi tecnici che possono presentarsi nella preparazione della lega per saldatura dura. Una condizione necessaria affinché il materiale del substrato (submount) possa essere saldato al chip semiconduttore è la metallizzazione superficiale. La metallizzazione superficiale consiste nella formazione di uno strato di barriera alla diffusione e di uno strato di infiltrazione della lega saldante sulla superficie del materiale del substrato.
Il suo scopo è, da un lato, quello di bloccare la diffusione della lega di saldatura sul substrato, dall'altro, quello di rafforzare la capacità di saldatura del substrato, prevenendo la formazione di uno strato di saldatura nella cavità. La metallizzazione superficiale può anche prevenire l'ossidazione superficiale del substrato e l'infiltrazione di umidità, riducendo la resistenza di contatto nel processo di saldatura e migliorando così la resistenza della saldatura e l'affidabilità del prodotto. L'uso di lega di saldatura dura AuSn come materiale di saldatura per i laser a stato solido pompati a semiconduttore può prevenire efficacemente la fatica da stress dell'indio, l'ossidazione, la migrazione elettrotermica e altri difetti, migliorando significativamente l'affidabilità dei laser a semiconduttore e la loro durata. L'uso della tecnologia di incapsulamento oro-stagno può superare i problemi di elettromigrazione e migrazione elettrotermica della lega di saldatura all'indio.
Soluzione di Lumispot Tech
Nei laser continui o pulsati, il calore generato dall'assorbimento della radiazione di pompaggio da parte del mezzo laser e il raffreddamento esterno del mezzo stesso determinano una distribuzione non uniforme della temperatura al suo interno, con conseguenti gradienti di temperatura che causano variazioni dell'indice di rifrazione del mezzo e quindi vari effetti termici. La deposizione termica all'interno del mezzo di guadagno porta all'effetto di lente termica e all'effetto di birifrangenza indotto termicamente, che produce determinate perdite nel sistema laser, compromettendo la stabilità del laser nella cavità e la qualità del fascio in uscita. In un sistema laser a funzionamento continuo, lo stress termico nel mezzo di guadagno varia all'aumentare della potenza di pompaggio. I vari effetti termici nel sistema influenzano seriamente l'intero sistema laser, ottenendo una migliore qualità del fascio e una maggiore potenza di uscita, che rappresenta uno dei problemi da risolvere. Come inibire e mitigare efficacemente l'effetto termico dei cristalli nel processo di lavorazione è un tema che gli scienziati si sono interrogati a lungo, diventando uno degli attuali punti caldi della ricerca.
Laser Nd:YAG con cavità di lenti termiche
Nel progetto di sviluppo di laser Nd:YAG ad alta potenza pompati con LD, sono stati risolti i laser Nd:YAG con cavità di lente termica, in modo che il modulo possa ottenere elevata potenza ottenendo al contempo un'elevata qualità del fascio.
Nell'ambito di un progetto per lo sviluppo di un laser Nd:YAG pompato LD ad alta potenza, Lumispot Tech ha sviluppato il modulo G2-A, che risolve in modo significativo il problema della bassa potenza dovuta alle cavità contenenti lenti termiche, consentendo al modulo di ottenere elevata potenza con un'elevata qualità del fascio.
Data di pubblicazione: 24-lug-2023