| Soldadura de encapsulado de Pilas de barras láser de diodo | Empaquetado en Australia |
| Longitud de onda central | 1064 nm |
| Potencia de salida | ≥55W |
| Corriente de trabajo | ≤30 A |
| Tensión de trabajo | ≤24V |
| Modo de funcionamiento | CW |
| Longitud de la cavidad | 900 mm |
| Espejo de salida | T = 20% |
| Temperatura del agua | 25±3℃ |
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Abstracto
La demanda de módulos láser de onda continua (CW) bombeados por diodo está aumentando rápidamente como fuente de bombeo esencial para láseres de estado sólido. Estos módulos ofrecen ventajas únicas para satisfacer los requisitos específicos de las aplicaciones de láseres de estado sólido. El G2, un láser de estado sólido bombeado por diodo, el nuevo producto de la serie CW Diode Pump de LumiSpot Tech, cuenta con un campo de aplicación más amplio y un rendimiento superior.
En este artículo, abordaremos las aplicaciones, características y ventajas del láser de estado sólido con bombeo de diodo CW. Al final, presentaremos el informe de pruebas del DPL CW de Lumispot Tech y sus ventajas específicas.
El campo de aplicación
Los láseres semiconductores de alta potencia se utilizan principalmente como fuentes de bombeo para láseres de estado sólido. En aplicaciones prácticas, una fuente de bombeo de diodo láser semiconductor es fundamental para optimizar la tecnología de láseres de estado sólido bombeados por diodo láser.
Este tipo de láser utiliza un láser semiconductor con una longitud de onda de salida fija en lugar de la tradicional lámpara de kriptón o xenón para excitar los cristales. Como resultado, este láser mejorado se denomina láser 2ndGeneración de láser de bombeo CW (G2-A), que tiene las características de alta eficiencia, larga vida útil, buena calidad de haz, buena estabilidad, compacidad y miniaturización.
Alta capacidad de bombeo
La fuente de bombeo de diodo CW ofrece un intenso pulso de energía óptica, bombeando eficazmente el medio de ganancia en el láser de estado sólido para lograr el mejor rendimiento del mismo. Además, su potencia pico (o potencia media) relativamente alta permite una gama más amplia de aplicaciones enindustria, medicina y ciencia.
Excelente haz y estabilidad
El módulo láser de bombeo semiconductor CW posee una calidad de haz de luz excepcional, con una estabilidad espontánea crucial para lograr una salida de luz láser precisa y controlable. Estos módulos están diseñados para producir un perfil de haz bien definido y estable, lo que garantiza un bombeo fiable y constante del láser de estado sólido. Esta característica satisface a la perfección las exigencias de las aplicaciones láser en el procesamiento industrial de materiales. corte por lásery I+D.
Operación de onda continua
El modo de funcionamiento CW combina las ventajas del láser de onda continua y del láser pulsado. La principal diferencia entre un láser CW y un láser pulsado radica en la potencia de salida.CW El láser, también conocido como láser de onda continua, se caracteriza por un modo de funcionamiento estable y la capacidad de emitir una onda continua.
Diseño compacto y fiable
La tecnología CW DPL se puede integrar fácilmente en el sistema actual.láser de estado sólidoGracias a su diseño y estructura compactos, su construcción robusta y componentes de alta calidad garantizan una fiabilidad a largo plazo, minimizando el tiempo de inactividad y los costes de mantenimiento, lo cual es especialmente importante en la fabricación industrial y los procedimientos médicos.
Demanda de mercado de la serie DPL: oportunidades de mercado en crecimiento
A medida que crece la demanda de láseres de estado sólido en diversos sectores, también aumenta la necesidad de fuentes de bombeo de alto rendimiento, como los módulos láser de diodo bombeados de onda continua. Industrias como la manufactura, la sanidad, la defensa y la investigación científica dependen de los láseres de estado sólido para aplicaciones de precisión.
En resumen, como fuente de bombeo de diodo para láseres de estado sólido, las características de los productos —alta potencia de bombeo, modo de operación continuo, excelente calidad y estabilidad del haz, y diseño compacto— incrementan la demanda del mercado para estos módulos láser. Como proveedor, Lumispot Tech también se esfuerza por optimizar el rendimiento y las tecnologías aplicadas en la serie DPL.
Paquete de productos G2-A DPL de Lumispot Tech
Cada conjunto de productos contiene tres grupos de módulos de matriz apilados horizontalmente, cada grupo de módulos de matriz apilada horizontalmente con una potencia de bombeo de aproximadamente 100 W a 25 A, y una potencia de bombeo total de 300 W a 25 A.
A continuación se muestra el punto de fluorescencia de la bomba G2-A:
Principales datos técnicos del láser de estado sólido con bombeo de diodo G2-A:
Nuestra fortaleza en tecnologías
1. Tecnología de gestión térmica transitoria
Los láseres de estado sólido bombeados por semiconductores se utilizan ampliamente en aplicaciones de onda cuasicontinua (CW) con alta potencia pico y en aplicaciones de onda continua (CW) con alta potencia media. En estos láseres, la altura del disipador térmico y la distancia entre chips (es decir, el grosor del sustrato y del chip) influyen significativamente en la capacidad de disipación de calor del producto. Una mayor distancia entre chips mejora la disipación de calor, pero aumenta el volumen del producto. Por el contrario, si se reduce la distancia entre chips, se reduce el tamaño del producto, pero su capacidad de disipación de calor puede ser insuficiente. Diseñar un láser de estado sólido bombeado por semiconductores óptimo, que cumpla con los requisitos de disipación de calor y utilice el volumen más compacto posible, es una tarea compleja.
Gráfico de la simulación térmica en estado estacionario
Lumispot Tech aplica el método de elementos finitos para simular y calcular el campo de temperatura del dispositivo. Para la simulación térmica, se utiliza una combinación de simulación térmica en estado estacionario de transferencia de calor en estado sólido y simulación térmica en estado líquido. Para condiciones de operación continua, como se muestra en la figura a continuación, se propone que el producto tenga el espaciado y la disposición óptimos de los chips bajo las condiciones de simulación térmica en estado estacionario de transferencia de calor en estado sólido. Con este espaciado y estructura, el producto presenta una buena capacidad de disipación de calor, una baja temperatura máxima y un diseño sumamente compacto.
2.soldadura AuSnproceso de encapsulación
Lumispot Tech emplea una técnica de encapsulado que utiliza soldadura de estaño-azufre (AuSn) en lugar de la tradicional soldadura de indio para solucionar los problemas relacionados con la fatiga térmica, la electromigración y la migración termoeléctrica causados por la soldadura de indio. Al adoptar la soldadura de AuSn, nuestra empresa busca mejorar la fiabilidad y la vida útil del producto. Esta sustitución se realiza manteniendo una separación constante entre las barras apiladas, lo que contribuye aún más a la mejora de la fiabilidad y la vida útil del producto.
En la tecnología de encapsulado de láseres de estado sólido bombeados por semiconductores de alta potencia, el indio (In) se ha adoptado como material de soldadura por numerosos fabricantes internacionales debido a sus ventajas: bajo punto de fusión, baja tensión de soldadura, facilidad de manipulación y buena deformación plástica e infiltración. Sin embargo, en aplicaciones de funcionamiento continuo con láseres de estado sólido bombeados por semiconductores, la tensión alterna provoca fatiga por tensión en la capa de soldadura de indio, lo que conlleva fallos en el producto. Este problema se agrava considerablemente a temperaturas extremas y con pulsos de larga duración.
Comparación de pruebas de vida aceleradas de láseres con diferentes encapsulados de soldadura
Tras 600 horas de envejecimiento, todos los productos encapsulados con soldadura de indio fallan; mientras que los productos encapsulados con estaño-oro funcionan durante más de 2000 horas prácticamente sin cambios en la potencia; lo que refleja las ventajas de la encapsulación AuSn.
Para mejorar la fiabilidad de los láseres semiconductores de alta potencia y mantener la consistencia de sus diversos indicadores de rendimiento, Lumispot Tech adopta la soldadura dura (AuSn) como un nuevo tipo de material de encapsulado. El uso de un sustrato con coeficiente de expansión térmica compatible (CTE-Matched Submount) permite una eficaz liberación de la tensión térmica, lo que constituye una solución eficaz a los problemas técnicos que pueden surgir durante la preparación de la soldadura dura. Un requisito indispensable para que el sustrato (submount) pueda soldarse al chip semiconductor es la metalización superficial. La metalización superficial consiste en la formación de una capa de barrera de difusión y una capa de infiltración de soldadura en la superficie del sustrato.
Diagrama esquemático del mecanismo de electromigración de un láser encapsulado en soldadura de indio.
Para mejorar la fiabilidad de los láseres semiconductores de alta potencia y mantener la consistencia de sus diversos indicadores de rendimiento, Lumispot Tech adopta la soldadura dura (AuSn) como un nuevo tipo de material de encapsulado. El uso de un sustrato con coeficiente de expansión térmica compatible (CTE-Matched Submount) permite una eficaz liberación de la tensión térmica, lo que constituye una solución eficaz a los problemas técnicos que pueden surgir durante la preparación de la soldadura dura. Un requisito indispensable para que el sustrato (submount) pueda soldarse al chip semiconductor es la metalización superficial. La metalización superficial consiste en la formación de una capa de barrera de difusión y una capa de infiltración de soldadura en la superficie del sustrato.
Su propósito es, por un lado, bloquear la difusión de la soldadura al material del sustrato y, por otro, reforzar la unión de la soldadura con dicho material, evitando así la formación de una capa de soldadura en la cavidad. La metalización superficial también previene la oxidación de la superficie del material del sustrato y la entrada de humedad, reduciendo la resistencia de contacto durante la soldadura y, por consiguiente, mejorando la resistencia de la soldadura y la fiabilidad del producto. El uso de soldadura dura AuSn como material de soldadura para láseres de estado sólido bombeados por semiconductores evita eficazmente la fatiga por tensión del indio, la oxidación, la migración electrotérmica y otros defectos, mejorando significativamente la fiabilidad y la vida útil de los láseres semiconductores. El uso de la tecnología de encapsulado de oro-estaño permite superar los problemas de electromigración y migración electrotérmica de la soldadura de indio.
Solución de Lumispot Tech
En los láseres continuos o pulsados, el calor generado por la absorción de la radiación de bombeo por el medio láser y el enfriamiento externo del mismo provocan una distribución de temperatura desigual en su interior, lo que genera gradientes térmicos que, a su vez, alteran el índice de refracción del medio y producen diversos efectos térmicos. La deposición térmica dentro del medio activo produce el efecto de lente térmica y birrefringencia térmica, generando pérdidas en el sistema láser. Esto afecta la estabilidad del láser en la cavidad y la calidad del haz de salida. En un sistema láser de funcionamiento continuo, la tensión térmica en el medio activo varía con el aumento de la potencia de bombeo. Los diversos efectos térmicos en el sistema dificultan la obtención de una mejor calidad de haz y una mayor potencia de salida, lo que constituye uno de los problemas a resolver. Cómo inhibir y mitigar eficazmente el efecto térmico de los cristales durante su funcionamiento ha sido una preocupación constante para los científicos, convirtiéndose en uno de los temas de investigación más relevantes en la actualidad.
Láser Nd:YAG con cavidad de lente térmica
En el proyecto de desarrollo de láseres Nd:YAG bombeados por láser diodo de alta potencia, se resolvió el problema de los láseres Nd:YAG con cavidad de lente térmica, de modo que el módulo pueda obtener alta potencia al tiempo que obtiene alta calidad de haz.
En un proyecto para desarrollar un láser Nd:YAG bombeado por LD de alta potencia, Lumispot Tech ha desarrollado el módulo G2-A, que resuelve en gran medida el problema de la menor potencia debido a las cavidades que contienen lentes térmicas, lo que permite que el módulo obtenga alta potencia con alta calidad de haz.
Fecha de publicación: 24 de julio de 2023