Классификация лазерных диодных стеков с высокой мощностью

Мощные лазерные диодные стекиэто устройства, состоящие из нескольких мощных лазерных диодов. Они маленькие по размеру и высокой эффективности. Они широко используются в промышленной обработке (такой как резка и сварка), медицинской хирургии, научных исследований и национальной обороны. Их основные преимущества включают в себя: компактный размер, масштабируемое мощность до диапазона мульти-KW. Такие конфигурации обычно используются в лазерной накачки твердотельного состояния, направленных энергетических приложениях, таких как удаление волос и обработка материалов.

1. Классификация по структуре и форме упаковки
① Вертикальный стек
Вертикальный стек с одной баром: он состоит из одной диодной полосы, а более высокая выходная мощность достигается путем укладки нескольких столбцов в вертикальном направлении. Каждая полоса содержит несколько лазерных диодных чипов, которые электрически подключены последовательно или параллельно, чтобы обеспечить более высокую пропускную способность и более высокую выходную мощность.
Вертикальный стек с несколькими баром: для дальнейшего увеличения мощности несколько полос могут быть сложены вертикально. Эта структура может достичь очень высокой плотности мощности в меньшем пространстве, но она также вызывает большие проблемы с рассеянием тепла. Поскольку несколько столбцов расположены тщательно, его становится трудно провести и рассеять тепло в вертикальном направлении, и для обеспечения стабильной работы оборудования требуется более эффективная технология рассеяния тепла.

Особенности: Основной особенностью вертикальной структуры укладки является высокая плотность мощности, которая может генерировать большую лазерную мощность в ограниченном пространстве. Тем не менее, эта структура также сталкивается с серьезными проблемами рассеивания тепла, поскольку по мере увеличения количества слоев укладки возрастает сопротивление теплопередачи в вертикальном направлении, что может легко привести к локальному перегреву и влиять на производительность и срок службы лазерного диода.
②horizontal Array
Линейное расположение и двумерное расширение: горизонтальная массива относится к расположению лазерных диодных стержней или других светодиодных единиц в горизонтальном направлении, образуя линейную или двумерную структуру массива. Линейное расположение является самой основной формой, и мощность может быть увеличена за счет увеличения количества баров; В то время как двумерное расширение расположено как в горизонтальных, так и в вертикальных направлениях, еще больше расширяет область света и выходной мощности.
Особенности: Преимущества конструкции горизонтальной массивы - это оптимизация его однородности и гибкость формирования точек. Поскольку светодиодирующие единицы более равномерно распределены в горизонтальном направлении, легче достичь однородности и контроля устойчивости луча. Кроме того, регулируя макет массива и конструкцию оптических элементов, форма и размер пятна могут быть гибко изменены в соответствии с потребностями различных сценариев применения.

③ Гибридная упаковочная структура
Комбинированное вертикальное и горизонтальное проектное составное решение: для удовлетворения потребностей более высокой мощности и более сложных приложений иногда используется гибридная упаковочная структура, объединяющая вертикальные и горизонтальные конструкции. Эта структура сохраняет преимущество высокой плотности мощности в вертикальном укладке и имеет однородность и гибкость формирования пятен горизонтальной массивы. Разумно разрабатывая долю и расположение вертикальных и горизонтальных частей, может быть достигнут лучший баланс мощности, эффективности и качества луча.
Случай приложения: Система связывания волокна является типичным применением гибридной структуры упаковки. В этой системе в качестве источника света используется вертикально сложенная лазерная диодная стека, а генерируемый лазер связан с оптическим волокном через оптическое соединение. Оптическое волокно может не только передавать лазер, но и дальнейшую форму и отфильтровать луч, тем самым повышая качество луча и эффективность передачи. Эта структура широко используется в обработке материалов, коммуникациях, медицинском лечении и других областях и играет важную роль в содействии развитию связанных отраслей.

2. Классификация по длине волны и выходных характеристик
① Ближняя инфракрасная полоса (700–1100 нм) -755 нм\/ 808 нм\/ 940 нм\/ 1064 нм лазерные диодные стеки
Типичные применения: в области обработки материала лазерные диодные стеки в этой полосе могут использоваться для резки, сварки и обработки поверхности, таких как металлы и пластики. Его длина волны может быть хорошо поглощена многими материалами, тем самым достигая эффективной обработки. Например, в автомобильном производстве он используется для сварки металлических листов автомобильных корпусов; В электронике он используется для резки и сварки круговых плат. С точки зрения твердотельного лазерного накачки, его можно использовать в качестве источника насоса для обеспечения энергии для твердотельных лазеров, таких как для накачки твердотельных лазеров, таких как ND: YAG. Свет, генерируемый лазерным диодным стеком, связан с усилительной средой твердотельного лазера с помощью подходящего метода связи для улучшения выходной мощности и эффективности твердотельного лазера.

② Полоса средней инфракрасной зоны (1,5–2 мкм)
Применение: с точки зрения обнаружения газа, поскольку многие молекулы газа имеют характерные пики поглощения в средней инфракрасной полосе, лазерные диодные стеки в этой полосе могут использоваться для выявления присутствия и концентрации конкретных газов, таких как мониторинг вредных газов в окружающей среде и газовых компонентов в промышленных производственных процессах. В области медицинской хирургии его можно использовать для таких операций, как резка тканей и коагуляция. Характеристики проникновения и поглощения его длины волны для биологических тканей дают ему преимущества в некоторых конкретных хирургических сценариях, таких как определенные офтальмологические операции и операции по мягким тканям.
③ Видимая легкая полоса (400–700 нм)
Применение: в области технологии отображения его можно использовать для лазерных устройств дисплея, таких как лазерные телевизоры и лазерные проекторы, для достижения высокого разрешения и отображения изображения насыщения высокого цвета путем модуляции лазерных лучей разных цветов. При биологической визуализации его можно использовать для визуализации клеток, визуализации тканей и т. Д., Чтобы помочь биологам изучить структуру и функцию биологических образцов. Из -за короткой длины волны видимого света он может обеспечить более высокое пространственное разрешение.
④ Стек
Технология динамической регулировки длины волны (такая как внешняя обратная связь решетки): приняв такие технологии, как обратная связь с внешней решеткой, длина волны лазера может быть динамически отрегулирована. Этот настраиваемый стек длины волны обладает большей гибкостью в различных сценариях приложений. Например, в экспериментах по спектральному анализу лазеры различных длин волн могут быть точно выбраны для возбуждения образцов по мере необходимости для получения более богатой спектральной информации; В многоволновых системах связи он может достичь гибкого переключения и распределения длин волн, улучшая емкость и производительность систем связи.

3. Классификация методом охлаждения
① Микроканальное охлаждение
Принцип и эффективность. Этот метод охлаждения обладает эффективными возможностями теплообмена, потому что крошечные каналы могут увеличить площадь контакта между охлаждающей жидкостью и источником тепла, тем самым повышая эффективность рассеивания тепла. Охлаждающая жидкость может быстро переносить тепло из лазерного диода во время процесса потока, сохраняя стек на более низком уровне температуры и обеспечивая его стабильную работу.
Промышленное мощное применение сцены: в промышленных мощных сценариях применения, таких как мощная лазерная резка, сварка и другое оборудование для обработки, лазерный диодный стек будет генерировать много тепла. Микроканальное жидкое охлаждение может эффективно справляться с этой высокой тепловой нагрузкой и обеспечить производительность и надежность оборудования при долговременной мощности. Например, в мастерских по переработке крупных металлов лазерные диодные стеки с использованием микроканального жидкого охлаждения могут обеспечить стабильный источник света для высокопроизводительного оборудования для лазерной резки, обеспечивая качество и эффективность резки.

②терермоэлектрическое охлаждение (TEC)
Сценарии, требующие точного контроля температуры (например, приборы научных исследований): термоэлектрическое охлаждение использует эффект пельтье из полупроводниковых материалов. Когда ток проходит через петлю, состоящую из двух разных металлов или полупроводников, в узле происходит поглощение тепла или тепло. Управляя направлением и величиной тока, лазерный диодный стек можно точно управлять. Этот метод охлаждения может обеспечить очень стабильную температурную среду. Для некоторых научных исследовательских инструментов, которые требуют чрезвычайно высокой точности температуры, таких как спектрометры и высокие датчики, термоэлектрически охлаждаемый лазерный диодный стек может гарантировать, что на производительность прибора не влияют колебания температуры, тем самым повышая точность и надежность измерения.
③air Охлаждение и естественное конвекционное охлаждение
Применимость портативных устройств с низким энергопотреблением: воздушный охлаждение должно заставить воздушный поток через вентилятор, чтобы убрать тепло, генерируемое лазерным диодным стеком; Естественная конвекционная охлаждение опирается на конвекцию, вызванную естественной разницей в температуре воздуха для рассеивания тепла. Эти два метода охлаждения не требуют сложных систем охлаждения и охлаждающих жидкости, а также имеют простые структуры и низкие затраты. Для портативных устройств с низким энергопотреблением, таких как небольшие лазерные дальности и портативные лазерные проекторы, воздушное охлаждение и естественное охлаждение конвекции могут соответствовать требованиям рассеивания тепла при сохранении переносимости и простоты устройства. Они могут эффективно рассеивать тепло во время работы устройства, предотвращая повреждение лазерного диодного стека путем перегрева, не помещая слишком много дополнительного бремени на устройство.

4. Классификация с помощью выходной мощности и режима вождения
① Лазерный стек непрерывной волны (CW)
Диапазон мощности (сотни футов до киловатта):Непрерывные волновые лазерные стеки могут выводить непрерывные и стабильные лазеры, а их диапазон мощности может простираться от уровня сто ватт до уровня киловатта. Этот широкий диапазон мощности позволяет ему удовлетворить потребности различных сценариев применения. Например, при промышленной обработке, для некоторых задач, таких как резка материалов и сварка, которые требуют более высокой мощности, но не чрезвычайно высоких требований к мощности, непрерывная волновая лазерная стек на ста-уровне ватт может быть компетентным; В то время как в некоторых крупномасштабных экспериментах по промышленным производству или научным исследованиям с высокими потребностями в мощности, для обеспечения достаточной энергии требуется достаточная энергия.
Требования к долгосрочной стабильности:Поскольку непрерывная волновая лазерная стека должна длиться непрерывно выводить стабильные лазеры, он имеет более высокие требования к своей долгосрочной стабильности. В процессе промышленного производства оборудование должно работать в течение длительного времени. Если выходная мощность лазерного стека нестабильна, это приведет к колебаниям качества обработки и повлияет на согласованность и квалифицированную скорость продукта. В области научных исследований, таких как долгосрочные физические эксперименты или химический анализ, лазерный стек также необходим для поддержания стабильного вывода для обеспечения точности и надежности экспериментальных данных. Чтобы соответствовать требованиям долгосрочной стабильности, в процессе проектирования и производства обычно требуется ряд мер, таких как оптимизация системы рассеивания тепла, выбор высококачественных материалов и выполнение строгой упаковки.
② Импульсный лазерный стек
Короткий импульс (уровень наносекундного уровня) и ультрашортный импульс (Picosecond\/Femtosecond Level):Импульсный лазерный стек может создавать короткий импульсный лазерный выход, который может быть разделен на короткий импульс (уровень наносекундного уровня) и ультрашортный импульс (Picosecond\/Femtosecond Level) в соответствии с шириной импульса. Ширина импульса, генерируемая с помощью короткого импульсного лазерного стека, находится на уровне наносекунды. Этот импульсный лазер обладает высокой пиковой мощностью и подходит для некоторых сцен с высокими требованиями для точности обработки и скорости, таких как точная резка и бурение определенных металлических материалов. Ширина импульса ультрашественного лазерного лазерного стека достигает уровня пикосекунды или даже фемтосекундного уровня. Он характеризуется чрезвычайно низкой зоной, затронутой теплом и может обрабатывать материалы, не вызывая явного теплового повреждения. Следовательно, он имеет важные приложения в области точной обработки, такие как производство полупроводниковых чипов и резка стекла.
Приложения:Точная обработка, лидар: в точной обработке высокая точная и высокая плотность энергии импульсных лазерных стеков позволяет им достичь тонкой обработки различных материалов, таких как производство крошечных электронных компонентов в электронике и обработка оптических линз в оптическом поле. В поле LiDAR импульсные лазерные стеки используются в качестве источников излучения для обнаружения информации о расстоянии и положении цели путем излучения коротких импульсов или ультрахотных импульсов лазера, а затем получая отраженный световой сигнал. Из-за характеристик импульсных лазеров может быть достигнуто измерение расстояния и распознавание целей, и они широко используются в автономном вождении, аэрокосмической и других областях.

Классификация высокопроизводительных лазерных диодных стеков покрывает структуру и упаковку (вертикальное укладку, горизонтальные матрицы, гибридная упаковка), характеристики длины волны и выходные данные (почти инфракрасный, средний инфракрасный, видимый свет, настраиваемое), методы охлаждения (микроканальный жидкий охлажда Производство, медицинская биология, научные исследования и национальная оборона). При выборе технологии необходимо всесторонне рассмотреть требования к питанию, диапазон длины волны, условия рассеяния тепла, среду применения и экономическую эффективность. Например, промышленная мощная обработка дает приоритет вертикальной укладки или гибридных упаковочных конструкций с микроканальным жидким охлаждением; Прецизионная медицинская хирургия может выбрать стеки с ближней инфракрасной или средней инфракрасной полосами и точным контролем температуры; В области научных исследований настраиваемые или конкретные стеки длины волны выбираются в соответствии с конкретными экспериментальными потребностями и в сочетании с соответствующими режимами охлаждения и вождения для обеспечения долгосрочной стабильной работы.

Контактная информация:

Если у вас есть какие -либо идеи, не стесняйтесь поговорить с нами. Независимо от того, где находятся наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следить за нашей целью предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис.