| Saldatura per incapsulamento di Stack di barre laser a diodi | AuSn imballato |
| Lunghezza d'onda centrale | 1064 nm |
| Potenza in uscita | ≥55W |
| Corrente di lavoro | ≤30 A |
| Tensione di lavoro | ≤24 V |
| Modalità di lavoro | CW |
| Lunghezza della cavità | 900 millimetri |
| 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) sta aumentando rapidamente come 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. G2 - Un laser a stato solido con pompa a diodi, il nuovo prodotto della serie di pompe a diodi CW di LumiSpot Tech, ha un campo di applicazione più ampio e migliori capacità prestazionali.
In questo articolo includeremo contenuti incentrati sulle applicazioni del prodotto, sulle caratteristiche del prodotto e sui vantaggi del prodotto relativi al laser a stato solido con pompa a diodi CW. Alla fine dell'articolo mostrerò il rapporto di prova del CW DPL di Lumispot Tech e i nostri vantaggi speciali.
Il campo di applicazione
I laser a semiconduttore ad alta potenza vengono utilizzati principalmente come sorgenti di pompa per laser a stato solido. Nelle applicazioni pratiche, una sorgente di pompaggio a diodi laser a semiconduttore è fondamentale per ottimizzare la tecnologia laser a stato solido pompata a diodi laser.
Questo tipo di laser utilizza un laser a semiconduttore con un'uscita a lunghezza d'onda fissa invece della tradizionale lampada Krypton o Xenon per pompare i cristalli. Di conseguenza, questo laser aggiornato è chiamato 2ndgenerazione di laser a pompa CW (G2-A), che ha le caratteristiche di alta efficienza, lunga durata, buona qualità del raggio, buona stabilità, compattezza e miniaturizzazione.
Capacità di pompaggio ad alta potenza
La sorgente della pompa a diodi CW offre un'intensa esplosione di energia ottica, pompando efficacemente il mezzo di guadagno nel laser a stato solido, per realizzare le migliori prestazioni del laser a stato solido. Inoltre, la sua potenza di picco (o potenza media) relativamente elevata consente una gamma più ampia di applicazioniindustria, medicina e scienza.
Fascio e stabilità eccellenti
Il modulo laser di pompaggio a semiconduttore CW ha la qualità eccezionale di un raggio luminoso, con stabilità spontanea, che è fondamentale per realizzare l'emissione di luce laser precisa e controllabile. I moduli sono progettati per produrre un profilo del fascio ben definito e stabile, garantendo un pompaggio affidabile e coerente del laser a stato solido. Questa caratteristica soddisfa perfettamente le esigenze dell'applicazione laser nella lavorazione dei materiali industriali, taglio lasere ricerca e sviluppo.
Funzionamento ad onda continua
La modalità di lavoro CW combina i vantaggi del laser a lunghezza d'onda continua e del laser pulsato. La differenza principale tra il laser CW e un laser pulsato è la potenza erogata.CW il laser, noto anche come laser a onda continua, ha le caratteristiche di una modalità di lavoro stabile e la capacità di inviare un'onda continua.
Design compatto e affidabile
CW DPL può essere facilmente integrato nella correntelaser a stato solidoa seconda del design compatto e della struttura. La loro struttura robusta e i componenti di alta qualità garantiscono affidabilità a lungo termine, riducendo al minimo i tempi di fermo e i costi di manutenzione, il che è particolarmente importante nella produzione industriale e nelle procedure mediche.
La domanda di mercato della serie DPL - Opportunità di mercato in crescita
Poiché la domanda di laser a stato solido continua ad espandersi in diversi settori, aumenta anche la necessità di fonti di pompaggio ad alte prestazioni come i moduli laser pompati a diodi CW. Settori come quello manifatturiero, sanitario, della difesa e della ricerca scientifica si affidano ai laser a stato solido per applicazioni di precisione.
Per riassumere, come sorgente di pompaggio a diodi del laser a stato solido, le caratteristiche dei prodotti: capacità di pompaggio ad alta potenza, modalità operativa CW, eccellente qualità e stabilità del raggio e design a struttura compatta, aumentano la domanda del mercato in questi moduli laser. In qualità di fornitore, Lumispot Tech si impegna molto anche nell'ottimizzare le prestazioni e le tecnologie applicate nella serie DPL.
Pacchetto di prodotti Set di G2-A DPL di Lumispot Tech
Ciascun set di prodotti contiene tre gruppi di moduli array impilati orizzontalmente, ciascun gruppo di moduli array impilati orizzontali ha una potenza di pompaggio di circa 100 W a 25 A e una potenza di pompaggio complessiva di 300 W a 25 A.
Lo spot di fluorescenza della pompa G2-A è mostrato di seguito:
I principali dati tecnici del laser a stato solido con pompa a diodi 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 potenza di picco elevata e applicazioni a onda continua (CW) con potenza media elevata. In questi laser, l'altezza del dissipatore termico e la distanza tra i chip (ovvero lo spessore del substrato e del chip) influenzano in modo significativo la capacità di dissipazione del calore del prodotto. Una distanza truciolo-truciolo maggiore comporta una migliore dissipazione del calore ma aumenta il volume del prodotto. Al contrario, se la distanza tra i chip viene ridotta, le dimensioni del prodotto verranno 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 difficile nella progettazione.
Grafico della simulazione termica in 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 stazionaria del trasferimento di calore solido. Con questa spaziatura e struttura, il prodotto ha una buona capacità di dissipazione del calore, una bassa temperatura di picco e le caratteristiche più compatte.
2.Saldatura AuSnprocesso di incapsulamento
Lumispot Tech utilizza una tecnica di confezionamento che utilizza la saldatura AnSn invece della tradizionale saldatura all'indio per affrontare i problemi relativi alla fatica termica, all'elettromigrazione e alla migrazione elettrico-termica causata dalla saldatura all'indio. Adottando la saldatura AuSn, la nostra azienda mira a migliorare l'affidabilità e la longevità del prodotto. Questa sostituzione viene effettuata garantendo una spaziatura costante dei pacchi barre, contribuendo ulteriormente al miglioramento dell'affidabilità e della durata del prodotto.
Nella tecnologia di confezionamento del laser a stato solido pompato a semiconduttore ad alta potenza, il metallo indio (In) è stato adottato come materiale di saldatura da più produttori internazionali grazie ai suoi vantaggi di basso punto di fusione, basso stress di saldatura, facilità d'uso e buona plastica deformazioni e infiltrazioni. Tuttavia, per i laser a stato solido pompati a semiconduttore in condizioni di applicazione di funzionamento continuo, la sollecitazione alternata causerà l'affaticamento da sollecitazione dello strato di saldatura di indio, che porterà al guasto del prodotto. Soprattutto alle alte e basse temperature e alle ampiezze di impulso lunghe, il tasso di fallimento della saldatura con 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 lega per saldatura all'indio falliscono; mentre i prodotti incapsulati con stagno d'oro funzionano per più di 2.000 ore con pressoché nessuna variazione di potenza; riflettendo i vantaggi dell'incapsulamento AuSn.
Al fine di migliorare l'affidabilità dei laser a semiconduttore ad alta potenza mantenendo la coerenza di vari indicatori di prestazione, Lumispot Tech adotta la saldatura dura (AuSn) come un nuovo tipo di materiale di imballaggio. L'uso del materiale di substrato abbinato al coefficiente di espansione termica (CTE-Matched Submount), l'efficace rilascio dello stress termico, una buona soluzione ai problemi tecnici che possono essere incontrati nella preparazione della saldatura dura. Una condizione necessaria affinché il materiale del substrato (submount) possa essere saldato al chip semiconduttore è la metallizzazione superficiale. La metallizzazione superficiale è la formazione di uno strato di barriera alla diffusione e di uno strato di infiltrazione di saldatura sulla superficie del materiale del substrato.
Diagramma schematico del meccanismo di elettromigrazione di un laser incapsulato in una lega per saldatura di indio
Al fine di migliorare l'affidabilità dei laser a semiconduttore ad alta potenza mantenendo la coerenza di vari indicatori di prestazione, Lumispot Tech adotta la saldatura dura (AuSn) come un nuovo tipo di materiale di imballaggio. L'uso del materiale di substrato abbinato al coefficiente di espansione termica (CTE-Matched Submount), l'efficace rilascio dello stress termico, una buona soluzione ai problemi tecnici che possono essere incontrati nella preparazione della saldatura dura. Una condizione necessaria affinché il materiale del substrato (submount) possa essere saldato al chip semiconduttore è la metallizzazione superficiale. La metallizzazione superficiale è la formazione di uno strato di barriera alla diffusione e di uno strato di infiltrazione di saldatura sulla superficie del materiale del substrato.
Il suo scopo è da un lato quello di bloccare la diffusione del materiale di saldatura nel substrato, dall'altro lato è quello di rafforzare la saldatura con la capacità di saldatura del materiale del substrato, per prevenire lo strato di saldatura della cavità. La metallizzazione superficiale può anche prevenire l'ossidazione superficiale del materiale del substrato e l'intrusione di umidità, ridurre la resistenza di contatto nel processo di saldatura e quindi migliorare la resistenza della saldatura e l'affidabilità del prodotto. L'uso della saldatura dura AuSn come materiale di saldatura per i laser a stato solido pompati a semiconduttore può evitare efficacemente la fatica da stress dell'indio, l'ossidazione e la migrazione elettrotermica e altri difetti, migliorando significativamente l'affidabilità dei laser a semiconduttore e la durata del laser. L'uso della tecnologia di incapsulamento oro-stagno può superare i problemi di elettromigrazione e migrazione elettrotermica della lega per saldatura di indio.
Soluzione di Lumispot Tech
Nei laser continui o pulsati, il calore generato dall'assorbimento della radiazione della pompa da parte del mezzo laser e il raffreddamento esterno del mezzo portano a una distribuzione non uniforme della temperatura all'interno del mezzo laser, con conseguenti gradienti di temperatura, causando cambiamenti nell'indice di rifrazione del mezzo e quindi producendo 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 alcune perdite nel sistema laser, influenzando la stabilità del laser nella cavità e la qualità del raggio di uscita. In un sistema laser in funzionamento continuo, lo stress termico nel mezzo di guadagno cambia all'aumentare della potenza della pompa. I vari effetti termici nel sistema influenzano seriamente l'intero sistema laser per ottenere una migliore qualità del raggio e una maggiore potenza di uscita, che è uno dei problemi da risolvere. Come inibire e mitigare efficacemente l'effetto termico dei cristalli nel processo di lavorazione, gli scienziati sono stati a lungo preoccupati, è diventato uno degli attuali punti caldi della ricerca.
Laser Nd:YAG con cavità della lente termica
Nel progetto di sviluppo di laser Nd:YAG pompati LD ad alta potenza, sono stati risolti i laser Nd:YAG con cavità di lente termica, in modo che il modulo possa ottenere elevata potenza ottenendo allo stesso tempo un'elevata qualità del raggio.
In 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 notevolmente il problema della minore potenza dovuta alle cavità contenenti lenti termiche, consentendo al modulo di ottenere elevata potenza con qualità degli abbaglianti.
Orario di pubblicazione: 24 luglio 2023