| Soldadura de encapsulación de Pilas de barras de láser de diodo | AuSn empaquetado |
| Longitud de onda central | 1064 nm |
| Potencia de salida | ≥55 W |
| Corriente de trabajo | ≤30 A |
| Voltaje de trabajo | ≤24 V |
| Modo de trabajo | CW |
| Longitud de la cavidad | 900 mm |
| Espejo de salida | T = 20% |
| Temperatura del agua | 25 ± 3 °C |
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Abstracto
La demanda de módulos láser de onda continua (CW) bombeados por diodos está aumentando rápidamente como fuente esencial de bombeo para láseres de estado sólido. Estos módulos ofrecen ventajas únicas para satisfacer los requisitos específicos de las aplicaciones de láser de estado sólido. El láser de estado sólido bombeado por diodos G2, el nuevo producto de la serie CW de LumiSpot Tech, ofrece un campo de aplicación más amplio y un mejor rendimiento.
En este artículo, incluiremos contenido centrado en las aplicaciones, características y ventajas del láser de estado sólido de bombeo de diodo CW. Al final, presentaré el informe de prueba del DPL CW de Lumispot Tech y sus ventajas.
El campo de aplicación
Los láseres semiconductores de alta potencia se utilizan principalmente como fuentes de bombeo para láseres de estado sólido. En la práctica, una fuente de bombeo láser de diodo semiconductor es clave para optimizar la tecnología láser de estado sólido bombeada por diodo.
Este tipo de láser utiliza un láser semiconductor con una longitud de onda fija en lugar de la lámpara tradicional de criptón o xenón para bombear los cristales. Por ello, este láser mejorado se denomina 2.ndGeneración de láser de bombeo CW (G2-A), que tiene las características de alta eficiencia, larga vida útil, buena calidad del haz, buena estabilidad, compacidad y miniaturización.
Capacidad de bombeo de alta potencia
La fuente de bombeo de diodo CW ofrece una intensa ráfaga de energía óptica, bombeando eficazmente el medio de ganancia en el láser de estado sólido para lograr el máximo rendimiento del láser de estado sólido. Además, su potencia de pico (o potencia promedio) relativamente alta permite una gama más amplia de aplicaciones.Industria, medicina y ciencia.
Excelente viga y estabilidad.
El módulo láser de bombeo de semiconductores CW ofrece una calidad excepcional de haz de luz, con estabilidad espontánea, crucial para lograr una salida de luz láser precisa y controlable. Los módulos están diseñados para producir un perfil de haz bien definido y estable, lo que garantiza un bombeo fiable y consistente del láser de estado sólido. Esta característica satisface a la perfección las necesidades de las aplicaciones láser en el procesamiento industrial de materiales. corte por láser, y I+D.
Operación de onda continua
El modo de trabajo CW combina las ventajas del láser de longitud de onda continua y del láser pulsado. La principal diferencia entre ambos radica en la potencia de salida.CW El láser, también conocido como láser de onda continua, tiene las características de un modo de trabajo estable y la capacidad de enviar una onda continua.
Diseño compacto y confiable
CW DPL se puede integrar fácilmente en el sistema actualláser de estado sólidoGracias a su diseño y estructura compactos, su robusta construcción y sus 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.
La demanda del mercado de la serie DPL: oportunidades de mercado en crecimiento
A medida que la demanda de láseres de estado sólido continúa expandiéndose en diferentes industrias, también crece la necesidad de fuentes de bombeo de alto rendimiento, como los módulos láser de onda continua bombeados por diodos. Industrias como la manufactura, la salud, la defensa y la investigación científica dependen de los láseres de estado sólido para aplicaciones de precisión.
En resumen, como fuente de bombeo de diodos del láser de estado sólido, las características de estos productos (capacidad de bombeo de alta potencia, modo de operación CW, excelente calidad y estabilidad del haz, y diseño compacto) aumentan la demanda de estos módulos láser en el mercado. Como proveedor, Lumispot Tech también se esfuerza por optimizar el rendimiento y las tecnologías aplicadas en la serie DPL.
Conjunto 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 bombea una potencia de aproximadamente 100 W a 25 A y una potencia de bombeo total de 300 W a 25 A.
El punto de fluorescencia de la bomba G2-A se muestra a continuación:
Principales datos técnicos del láser de estado sólido de bombeo de diodo G2-A:
Nuestra fortaleza en las tecnologías
1. Tecnología de gestión térmica transitoria
Los láseres de estado sólido bombeados por semiconductores se utilizan ampliamente en aplicaciones de onda cuasi-continua (OC) con alta potencia de pico y de onda continua (OC) con alta potencia de salida promedio. En estos láseres, la altura del disipador térmico y la distancia entre chips (es decir, el grosor del sustrato y el chip) influyen significativamente en la capacidad de disipación térmica del producto. Una mayor distancia entre chips mejora la disipación térmica, pero aumenta el volumen del producto. Por el contrario, si se reduce la distancia entre chips, el tamaño del producto se reduce, pero su capacidad de disipación térmica puede ser insuficiente. Utilizar el volumen más compacto para diseñar un láser de estado sólido bombeado por semiconductores óptimo que cumpla con los requisitos de disipación térmica es una tarea compleja.
Gráfica 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 de transferencia de calor en estado estacionario de sólidos y simulación térmica de temperatura de líquidos. Para condiciones de funcionamiento continuo, como se muestra en la figura a continuación, se propone que el producto tenga el espaciado y la disposición de chips óptimos en las condiciones de simulación térmica de transferencia de calor en estado estacionario de sólidos. Con este espaciado y estructura, el producto presenta una buena capacidad de disipación de calor, una temperatura pico baja y la característica más compacta.
2.Soldadura AuSnproceso de encapsulación
Lumispot Tech emplea una técnica de empaquetado que utiliza soldadura de AnSn en lugar de la soldadura de indio tradicional para abordar los problemas relacionados con la fatiga térmica, la electromigración y la migración electrotérmica causadas por la soldadura de indio. Al adoptar la soldadura de AuSn, nuestra empresa busca mejorar la fiabilidad y la longevidad del producto. Esta sustitución se lleva a cabo garantizando una separación constante entre las barras, lo que contribuye a mejorar la fiabilidad y la vida útil del producto.
En la tecnología de empaquetado de láseres de estado sólido bombeados por semiconductores de alta potencia, el indio (In) metálico ha sido adoptado por numerosos fabricantes internacionales como material de soldadura debido a sus ventajas: bajo punto de fusión, baja tensión de soldadura, fácil operación y buena deformación plástica e infiltración. Sin embargo, en láseres de estado sólido bombeados por semiconductores, en condiciones de operación continua, la tensión alterna provoca fatiga por tensión en la capa de soldadura de indio, lo que provoca fallos en el producto. Especialmente a altas y bajas temperaturas y con anchos de pulso largos, la tasa de fallos de la soldadura de indio es muy evidente.
Comparación de pruebas de vida acelerada de láseres con diferentes paquetes de soldadura
Después de 600 horas de envejecimiento, todos los productos encapsulados con soldadura de indio fallan; mientras que los productos encapsulados con estaño dorado funcionan durante más de 2.000 horas casi 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 diversos indicadores de rendimiento, Lumispot Tech adopta la soldadura dura (AuSn) como un nuevo tipo de material de encapsulado. El uso de un material de sustrato con coeficiente de expansión térmica equivalente (submontaje con CTE), que permite una liberación eficaz de la tensión térmica, constituye una buena solución a los problemas técnicos que pueden surgir en la preparación de la soldadura dura. Un requisito previo para que el material de sustrato (submontaje) 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 sobre la superficie del material de 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 diversos indicadores de rendimiento, Lumispot Tech adopta la soldadura dura (AuSn) como un nuevo tipo de material de encapsulado. El uso de un material de sustrato con coeficiente de expansión térmica equivalente (submontaje con CTE), que permite una liberación eficaz de la tensión térmica, constituye una buena solución a los problemas técnicos que pueden surgir en la preparación de la soldadura dura. Un requisito previo para que el material de sustrato (submontaje) 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 sobre la superficie del material de sustrato.
Su propósito es, por un lado, bloquear la difusión de la soldadura al sustrato y, por otro, fortalecer la capacidad de soldadura del sustrato para evitar la adhesión de la capa de soldadura a la cavidad. La metalización superficial también previene la oxidación y la humedad en la superficie del sustrato, reduce la resistencia de contacto durante la soldadura y, por lo tanto, mejora la resistencia de la soldadura y la confiabilidad del producto. El uso de soldadura dura AuSn como material de soldadura para láseres de estado sólido bombeados por semiconductores puede prevenir eficazmente la fatiga por tensión del indio, la oxidación, la migración electrotérmica y otros defectos, mejorando significativamente la confiabilidad de los láseres semiconductores y su vida útil. El uso de la tecnología de encapsulación de oro-estaño puede superar los problemas de electromigración y migración electrotérmica de la soldadura de indio.
Solución de Lumispot Tech
En láseres continuos o pulsados, el calor generado por la absorción de la radiación de bombeo por el medio láser y su enfriamiento externo provoca una distribución desigual de la temperatura en su interior, lo que genera gradientes de temperatura que provocan cambios en el índice de refracción y diversos efectos térmicos. La deposición térmica en el medio de ganancia genera el efecto de lente térmica y el efecto de birrefringencia inducido térmicamente, lo que genera pérdidas en el sistema láser, afectando 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 de ganancia varía a medida que aumenta la potencia de bombeo. Los diversos efectos térmicos afectan gravemente a todo el sistema láser, impidiendo obtener una mejor calidad del haz y una mayor potencia de salida, lo cual constituye uno de los problemas a resolver. Cómo inhibir y mitigar eficazmente el efecto térmico de los cristales durante el proceso de trabajo ha sido una preocupación constante para los científicos, y se ha convertido en una de las áreas de investigación más importantes.
Láser Nd:YAG con cavidad de lente térmica
En el proyecto de desarrollo de láseres Nd:YAG bombeados por LD de alta potencia, se resolvieron los láseres Nd:YAG con cavidad de lente térmica, de modo que el módulo puede obtener alta potencia al mismo tiempo que obtiene una 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.
Hora de publicación: 24 de julio de 2023