Na področju visokozmogljivih laserjev so laserske palice nepogrešljive ključne komponente. Ne služijo le kot osnovne enote izhodne energije, temveč tudi utelešajo natančnost in integracijo sodobnega optoelektronskega inženiringa.—zaradi česar so si prislužili vzdevek: »motor« laserskih sistemov. Kakšna pa je natančno struktura laserske palice in kako z le nekaj milimetrov velikosti zagotavlja več deset ali celo sto vatov moči? Ta članek raziskuje notranjo arhitekturo in inženirske skrivnosti laserskih palic.
1. Kaj je laserska palica?
Laserska palica je naprava z visoko močjo, sestavljena iz več laserskih diodnih čipov, ki so bočno razporejeni na enem substratu. Čeprav je njeno načelo delovanja podobno kot pri enem samem polprevodniškem laserju, laserska palica uporablja večemitersko postavitev za doseganje večje optične moči in bolj kompaktne oblike.
Laserske palice se pogosto uporabljajo v industrijskem, medicinskem, znanstvenem in obrambnem sektorju, bodisi kot neposredni laserski viri bodisi kot črpalni viri za vlakenske laserje in trdno-telesne laserje.
2. Strukturna sestava laserske palice
Notranja struktura laserske palice neposredno določa njeno delovanje. Sestavljena je predvsem iz naslednjih ključnih komponent:
①Matrika oddajnikov
Laserske palice so običajno sestavljene iz 10 do 100 oddajnikov (laserskih votlin), razporejenih drug ob drugem. Vsak oddajnik ima približno 50–150μm širok in deluje kot neodvisno območje ojačanja, ki ima PN-sprehod, resonančno votlino in valovodno strukturo za generiranje in oddajanje laserske svetlobe. Čeprav si vsi oddajniki delijo isti substrat, so običajno električno gnani vzporedno ali po conah.
2Struktura polprevodniških plasti
V središču laserske palice je sklad polprevodniških plasti, vključno z:
- epitaksialne plasti tipa P in tipa N (ki tvorijo PN-stik)
- Aktivna plast (npr. struktura kvantnih jam), ki generira stimulirano emisijo
- Valovodna plast, ki zagotavlja nadzor moda v prečni in navpični smeri
- Braggovi reflektorji ali HR/AR premazi, ki izboljšajo usmerjeni laserski izhod
3Struktura substrata in toplotnega upravljanja
Oddajniki so vzgojeni na monolitnem polprevodniškem substratu (običajno GaAs). Za učinkovito odvajanje toplote je laserska palica spajkana na visokoprevodne podnožja, kot so baker, zlitina W-Cu ali CVD diamant, in je povezana s hladilnimi odvodi in aktivnimi hladilnimi sistemi.
4Emisijska površina in kolimacijski sistem
Zaradi velikih kotov divergence oddajanih žarkov so laserske palice običajno opremljene z mikrolečnimi nizi (FAC/SAC) za kolimacijo in oblikovanje žarka. Za nekatere aplikacije je potrebna dodatna optika.—kot so valjaste leče ali prizme—se uporabljajo za nadzor divergence daljnega polja in kakovosti žarka.
3. Ključni strukturni dejavniki, ki vplivajo na uspešnost
Struktura laserske palice igra ključno vlogo pri določanju njene stabilnosti, učinkovitosti in življenjske dobe. Med ključnimi vidiki so:
①Zasnova toplotnega upravljanja
Laserske palice imajo visoko gostoto moči in koncentrirano toploto. Nizka toplotna upornost je bistvenega pomena, dosežena s spajkanjem AuSn ali indijevim spajanjem, v kombinaciji z mikrokanalnim hlajenjem za enakomerno odvajanje toplote.
2Oblikovanje in poravnava žarka
Več oddajnikov pogosto trpi zaradi slabe koherence in neporavnanosti valovne fronte. Natančna zasnova in poravnava leč sta ključnega pomena za izboljšanje kakovosti žarka v daljnem polju.
3Obvladovanje stresa in zanesljivost
Neusklajenost materialov v koeficientih toplotnega raztezanja lahko povzroči upogibanje ali mikrorazpoke. Embalaža mora biti zasnovana tako, da enakomerno porazdeli mehanske obremenitve in prenese toplotne cikle brez degradacije.
4. Prihodnji trendi v oblikovanju laserskih palic
Ker povpraševanje po večji moči, manjših dimenzijah in večji zanesljivosti narašča, se strukture laserskih palic nenehno razvijajo. Ključne smeri razvoja vključujejo:
①Razširitev valovne dolžine: Razširitev na 1,5μm in srednji infrardeči pasovi
2Miniaturizacija: Omogoča uporabo v kompaktnih napravah in visoko integriranih modulih
3Pametna embalaža: Vključevanje temperaturnih senzorjev in sistemov za povratne informacije o stanju
4Zlaganje z visoko gostoto: Večplastni nizi za doseganje kilovatne moči v kompaktni obliki
5. Zaključek
Kot"srce"Pri visokozmogljivih laserskih sistemih strukturna zasnova laserskih palic neposredno vpliva na optične, električne in toplotne lastnosti celotnega sistema. Integracija več deset oddajnikov v strukturo, široko le nekaj milimetrov, ne le prikazuje napredne materiale in tehnike izdelave, temveč predstavlja tudi visoko stopnjo integracije v današnjem času.'fotonska industrija.
Glede na to, da povpraševanje po učinkovitih in zanesljivih laserskih virih še naprej narašča, bodo inovacije v strukturi laserskih palic ostale ključni dejavnik pri napredovanju laserske industrije na nove višine.
Če vi'Če iščete strokovno podporo pri pakiranju laserskih palic, upravljanju temperature ali izbiri izdelkov, nas kontaktirajte.'Tukaj smo, da vam ponudimo prilagojene rešitve, ki ustrezajo vašim specifičnim potrebam.
Čas objave: 2. julij 2025