| Encapsulation Soudure de Piles de barres laser à diode | AuSn emballé |
| Longueur d'onde centrale | 1064 nm |
| Puissance de sortie | ≥55W |
| Courant de travail | ≤30 A |
| Tension de fonctionnement | ≤24V |
| Mode de fonctionnement | CW |
| Longueur de la cavité | 900mm |
| Miroir de sortie | T = 20% |
| Température de l'eau | 25 ± 3 ℃ |
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Abstrait
La demande de modules laser pompés par diode CW (Continuous Wave) augmente rapidement en tant que source de pompage essentielle pour les lasers à semi-conducteurs. Ces modules offrent des avantages uniques pour répondre aux exigences spécifiques des applications laser à semi-conducteurs. G2 - Un laser à semi-conducteurs à pompe à diode, le nouveau produit de la série de pompes à diode CW de LumiSpot Tech, a un champ d'application plus large et de meilleures capacités de performances.
Dans cet article, nous inclurons du contenu axé sur les applications du produit, les caractéristiques du produit et les avantages du produit concernant le laser à semi-conducteurs à pompe à diode CW. À la fin de l'article, je démontrerai le rapport de test du CW DPL de Lumispot Tech et nos avantages particuliers.
Le champ d'application
Les lasers à semi-conducteurs de haute puissance sont principalement utilisés comme sources de pompage pour les lasers à semi-conducteurs. Dans les applications pratiques, une source de pompage par diode laser à semi-conducteur est essentielle pour optimiser la technologie des lasers à semi-conducteurs pompés par diode laser.
Ce type de laser utilise un laser à semi-conducteur avec une longueur d'onde de sortie fixe au lieu de la lampe traditionnelle au Krypton ou au Xénon pour pomper les cristaux. En conséquence, ce laser amélioré est appelé le 2ndgénération de laser à pompe CW (G2-A), qui présente les caractéristiques d'un rendement élevé, d'une longue durée de vie, d'une bonne qualité de faisceau, d'une bonne stabilité, d'une compacité et d'une miniaturisation.
Capacité de pompage haute puissance
La source de pompe à diode CW offre une explosion intense de taux d'énergie optique, pompant efficacement le milieu de gain dans le laser à semi-conducteurs, pour obtenir les meilleures performances du laser à semi-conducteurs. De plus, sa puissance de crête (ou puissance moyenne) relativement élevée permet une plus large gamme d'applications dansl'industrie, la médecine et la science.
Excellente poutre et stabilité
Le module laser de pompage à semi-conducteur CW possède la qualité exceptionnelle d'un faisceau lumineux, avec une stabilité spontanée, ce qui est crucial pour réaliser une sortie de lumière laser précise et contrôlable. Les modules sont conçus pour produire un profil de faisceau bien défini et stable, garantissant un pompage fiable et cohérent du laser à semi-conducteurs. Cette fonctionnalité répond parfaitement aux exigences des applications laser dans le traitement des matériaux industriels, découpe laser, et R&D.
Fonctionnement en onde continue
Le mode de fonctionnement CW combine les avantages du laser à longueur d'onde continue et du laser pulsé. La principale différence entre un laser CW et un laser pulsé est la puissance de sortie.CW Le laser, également connu sous le nom de laser à onde continue, présente les caractéristiques d'un mode de fonctionnement stable et la capacité d'envoyer une onde continue.
Conception compacte et fiable
CW DPL peut être facilement intégré au système actuellaser à solideen fonction de la conception et de la structure compactes. Leur construction robuste et leurs composants de haute qualité garantissent une fiabilité à long terme, minimisant les temps d'arrêt et les coûts de maintenance, ce qui est particulièrement important dans la fabrication industrielle et les procédures médicales.
La demande du marché de la série de DPL - Opportunités de marché croissantes
Alors que la demande de lasers à semi-conducteurs continue de croître dans différentes industries, le besoin de sources de pompage hautes performances telles que les modules laser pompés par diode CW augmente également. Des secteurs tels que la fabrication, la santé, la défense et la recherche scientifique s'appuient sur des lasers à solide pour des applications de précision.
Pour résumer, en tant que source de pompage à diode du laser à semi-conducteurs, les caractéristiques des produits : capacité de pompage haute puissance, mode de fonctionnement CW, excellente qualité et stabilité du faisceau et conception à structure compacte, augmentent la demande du marché dans ces domaines. module laser. En tant que fournisseur, Lumispot Tech déploie également de nombreux efforts pour optimiser les performances et les technologies appliquées à la série DPL.
Ensemble de produits G2-A DPL de Lumispot Tech
Chaque ensemble de produits contient trois groupes de modules de réseau empilés horizontalement, chaque groupe de modules de réseau empilés horizontaux pompant une puissance d'environ 100 W à 25 A et une puissance de pompage globale de 300 W à 25 A.
Le spot de fluorescence de la pompe G2-A est illustré ci-dessous :
Les principales données techniques du laser à semi-conducteurs à pompe à diode G2-A :
Notre force dans les technologies
1. Technologie de gestion thermique transitoire
Les lasers à semi-conducteurs pompés par semi-conducteurs sont largement utilisés pour les applications à ondes quasi continues (CW) avec une puissance de sortie de crête élevée et les applications à ondes continues (CW) avec une puissance de sortie moyenne élevée. Dans ces lasers, la hauteur du dissipateur thermique et la distance entre les puces (c'est-à-dire l'épaisseur du substrat et de la puce) influencent considérablement la capacité de dissipation thermique du produit. Une distance puce à puce plus grande entraîne une meilleure dissipation de la chaleur mais augmente le volume du produit. À l'inverse, si l'espacement des puces est réduit, la taille du produit sera réduite, mais la capacité de dissipation thermique du produit peut être insuffisante. Utiliser le volume le plus compact pour concevoir un laser à semi-conducteur pompé par semi-conducteur optimal qui répond aux exigences de dissipation thermique est une tâche difficile dans la conception.
Graphique de la simulation thermique en régime permanent
Lumispot Tech applique la méthode des éléments finis pour simuler et calculer le champ de température de l'appareil. Une combinaison de simulation thermique en régime permanent de transfert de chaleur solide et de simulation thermique de température liquide est utilisée pour la simulation thermique. Pour des conditions de fonctionnement continu, comme le montre la figure ci-dessous : il est proposé que le produit ait l'espacement et la disposition optimaux des copeaux dans les conditions de simulation thermique en régime permanent du transfert de chaleur solide. Sous cet espacement et cette structure, le produit présente une bonne capacité de dissipation thermique, une faible température de pointe et la caractéristique la plus compacte.
2.Soudure AuSnprocessus d'encapsulation
Lumispot Tech utilise une technique d'emballage qui utilise la soudure AnSn au lieu de la soudure à l'indium traditionnelle pour résoudre les problèmes liés à la fatigue thermique, à l'électromigration et à la migration électrique-thermique causées par la soudure à l'indium. En adoptant la soudure AuSn, notre société vise à améliorer la fiabilité et la longévité des produits. Cette substitution est réalisée tout en garantissant un espacement constant des empilements de barres, contribuant ainsi à l'amélioration de la fiabilité et de la durée de vie du produit.
Dans la technologie d'emballage des lasers à semi-conducteurs pompés à semi-conducteurs de haute puissance, le métal indium (In) a été adopté comme matériau de soudage par un plus grand nombre de fabricants internationaux en raison de ses avantages de point de fusion bas, de faible contrainte de soudage, d'utilisation facile et de bonne qualité plastique. déformation et infiltration. Cependant, pour les lasers à semi-conducteurs pompés à semi-conducteurs dans des conditions d'application de fonctionnement continu, la contrainte alternée provoquera une fatigue sous contrainte de la couche de soudage à l'indium, ce qui entraînera une défaillance du produit. Surtout à hautes et basses températures et avec de longues largeurs d'impulsion, le taux d'échec du soudage à l'indium est très évident.
Comparaison des tests de durée de vie accélérés des lasers avec différents packages de soudure
Après 600 heures de vieillissement, tous les produits encapsulés avec de la soudure à l'indium échouent ; tandis que les produits encapsulés dans de l'étain doré fonctionnent pendant plus de 2 000 heures sans pratiquement aucun changement de puissance ; reflétant les avantages de l’encapsulation AuSn.
Afin d'améliorer la fiabilité des lasers à semi-conducteurs de haute puissance tout en maintenant la cohérence des divers indicateurs de performance, Lumispot Tech adopte la soudure dure (AuSn) comme nouveau type de matériau d'emballage. L'utilisation d'un matériau de substrat adapté au coefficient de dilatation thermique (CTE-Matched Submount), la libération efficace des contraintes thermiques, une bonne solution aux problèmes techniques qui peuvent être rencontrés dans la préparation de la soudure dure. Une condition nécessaire pour que le matériau du substrat (submount) puisse être soudé à la puce semi-conductrice est la métallisation de la surface. La métallisation de surface est la formation d'une couche de barrière de diffusion et d'une couche d'infiltration de soudure sur la surface du matériau du substrat.
Diagramme schématique du mécanisme d'électromigration d'un laser encapsulé dans de la soudure à l'indium
Afin d'améliorer la fiabilité des lasers à semi-conducteurs de haute puissance tout en maintenant la cohérence des divers indicateurs de performance, Lumispot Tech adopte la soudure dure (AuSn) comme nouveau type de matériau d'emballage. L'utilisation d'un matériau de substrat adapté au coefficient de dilatation thermique (CTE-Matched Submount), la libération efficace des contraintes thermiques, une bonne solution aux problèmes techniques qui peuvent être rencontrés dans la préparation de la soudure dure. Une condition nécessaire pour que le matériau du substrat (submount) puisse être soudé à la puce semi-conductrice est la métallisation de la surface. La métallisation de surface est la formation d'une couche de barrière de diffusion et d'une couche d'infiltration de soudure sur la surface du matériau du substrat.
Son objectif est d'une part de bloquer la diffusion de la soudure vers le matériau du substrat, d'autre part de renforcer la soudure avec la capacité de soudage du matériau du substrat, pour empêcher la couche de soudure de la cavité. La métallisation de la surface peut également empêcher l'oxydation de la surface du matériau du substrat et l'intrusion de l'humidité, réduire la résistance de contact dans le processus de soudage et ainsi améliorer la résistance du soudage et la fiabilité du produit. L'utilisation de soudure dure AuSn comme matériau de soudage pour les lasers à semi-conducteurs pompés à semi-conducteurs peut efficacement éviter la fatigue sous contrainte de l'indium, l'oxydation et la migration électrothermique ainsi que d'autres défauts, améliorant ainsi considérablement la fiabilité des lasers à semi-conducteurs ainsi que la durée de vie du laser. L'utilisation de la technologie d'encapsulation or-étain peut surmonter les problèmes d'électromigration et de migration électrothermique de la soudure à l'indium.
Solution de Lumispot Tech
Dans les lasers continus ou pulsés, la chaleur générée par l'absorption du rayonnement de pompe par le milieu laser et le refroidissement externe du milieu entraînent une répartition inégale de la température à l'intérieur du milieu laser, entraînant des gradients de température, provoquant des modifications de l'indice de réfraction du milieu. puis produire divers effets thermiques. Le dépôt thermique à l'intérieur du milieu de gain entraîne un effet de lentille thermique et un effet de biréfringence induit thermiquement, qui produisent certaines pertes dans le système laser, affectant la stabilité du laser dans la cavité et la qualité du faisceau de sortie. Dans un système laser fonctionnant en continu, la contrainte thermique dans le milieu de gain change à mesure que la puissance de la pompe augmente. Les divers effets thermiques dans le système affectent sérieusement l'ensemble du système laser pour obtenir une meilleure qualité de faisceau et une puissance de sortie plus élevée, ce qui est l'un des problèmes à résoudre. Comment inhiber et atténuer efficacement l'effet thermique des cristaux dans le processus de travail, les scientifiques se demandent depuis longtemps, c'est devenu l'un des points chauds de la recherche actuelle.
Laser Nd:YAG avec cavité de lentille thermique
Dans le projet de développement de lasers Nd:YAG pompés par LD de haute puissance, les lasers Nd:YAG dotés d'une cavité à lentille thermique ont été résolus, afin que le module puisse obtenir une puissance élevée tout en obtenant une qualité de faisceau élevée.
Dans un projet visant à développer un laser Nd:YAG pompé par LD de haute puissance, Lumispot Tech a développé le module G2-A, qui résout grandement le problème de la faible puissance due aux cavités contenant des lentilles thermiques, permettant au module d'obtenir une puissance élevée. avec une qualité de feux de route.
Heure de publication : 24 juillet 2023