| Encapsulation de soudure de Piles de barres laser à diodes | AuSn emballé |
| Longueur d'onde centrale | 1064 nm |
| Puissance de sortie | ≥ 55 W |
| Courant de travail | ≤30 A |
| Tension de fonctionnement | ≤ 24 V |
| Mode de fonctionnement | CW |
| Longueur de la cavité | 900 mm |
| Miroir de sortie | T = 20% |
| Température de l'eau | 25±3℃ |
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Abstrait
La demande de modules laser à pompe à diode CW (onde continue) augmente rapidement, car ils constituent une source de pompage essentielle pour les lasers à solide. Ces modules offrent des avantages uniques pour répondre aux exigences spécifiques des applications laser à solide. Le laser à solide à pompe à diode G2, nouveau produit de la série CW à pompe à diode de LumiSpot Tech, offre un champ d'application plus large et de meilleures performances.
Dans cet article, nous aborderons les applications, les caractéristiques et les avantages du laser solide à pompe à diode continue. À la fin de l'article, nous présenterons le rapport de test du laser solide à pompe à diode continue de Lumispot Tech et ses avantages spécifiques.
Le champ d'application
Les lasers à semi-conducteurs de haute puissance sont principalement utilisés comme sources de pompage pour les lasers à solide. Dans les applications pratiques, une source de pompage par diode laser à semi-conducteur est essentielle à l'optimisation de la technologie des lasers à solide pompés par diode laser.
Ce type de laser utilise un laser à semi-conducteur à longueur d'onde fixe, au lieu des lampes traditionnelles au krypton ou au xénon, pour pomper les cristaux. C'est pourquoi ce laser amélioré est appelé le 2.ndgénération de laser à pompe CW (G2-A), qui présente les caractéristiques d'une efficacité élevée, 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 à haute puissance
La source de pompage à diode continue offre une forte poussée d'énergie optique, pompant efficacement le milieu amplificateur du laser à solide, pour des performances optimales. De plus, sa puissance crête (ou moyenne) relativement élevée permet un plus large éventail d'applications.l'industrie, la médecine et la science.
Excellente poutre et stabilité
Le module laser à pompage semi-conducteur continu offre un faisceau lumineux d'une qualité exceptionnelle et d'une stabilité spontanée, essentielle pour obtenir un flux lumineux laser précis et contrôlable. Les modules sont conçus pour produire un profil de faisceau précis et défini, garantissant un pompage fiable et constant du laser à solide. Cette caractéristique répond parfaitement aux exigences des applications laser dans le traitement industriel des matériaux. découpe laser, et la 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 réside dans 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 dans le système actuellaser à solideLeur conception et leur 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 pour la série DPL - Opportunités de marché croissantes
La demande croissante de lasers à solides dans différents secteurs industriels s'accompagne d'un besoin croissant de sources de pompage hautes performances, telles que les modules laser à diodes continues. Des secteurs comme l'industrie manufacturière, la santé, la défense et la recherche scientifique s'appuient sur les lasers à solides pour leurs applications de précision.
En résumé, en tant que source de pompage à diode pour laser à solide, les caractéristiques de ces produits : capacité de pompage haute puissance, mode de fonctionnement continu, excellente qualité et stabilité du faisceau, et conception compacte, renforcent la demande du marché pour ces modules laser. En tant que fournisseur, Lumispot Tech met tout en œuvre pour optimiser les performances et les technologies de la série DPL.
Ensemble de produits DPL G2-A de Lumispot Tech
Chaque ensemble de produits contient trois groupes de modules de réseau empilés horizontalement, chaque groupe de modules de réseau empilés horizontalement 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 :
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 solide pompés par semi-conducteurs sont largement utilisés pour les applications à onde quasi continue (CW) avec une puissance de crête élevée et pour les applications à onde continue (CW) avec une puissance 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 importante améliore la dissipation thermique, mais augmente le volume du produit. À l'inverse, une réduction de l'espacement entre les puces entraîne une réduction de la taille du produit, mais sa capacité de dissipation thermique peut être insuffisante. Utiliser le volume le plus compact possible pour concevoir un laser à solide pompé par semi-conducteur optimal répondant aux exigences de dissipation thermique est une tâche difficile.
Graphique de la simulation thermique à l'état stationnaire
Lumispot Tech utilise la méthode des éléments finis pour simuler et calculer le champ de température du dispositif. La simulation thermique combine la simulation thermique en régime permanent du transfert de chaleur solide et la simulation thermique en régime liquide. En fonctionnement continu, comme illustré ci-dessous, le produit est proposé avec un espacement et une disposition optimaux des puces dans les conditions de simulation thermique en régime permanent du transfert de chaleur solide. Grâce à cet espacement et à cette structure, le produit présente une bonne capacité de dissipation thermique, une faible température de pointe et une compacité optimale.
2.soudure AuSnprocessus d'encapsulation
Lumispot Tech utilise une technique d'encapsulation utilisant de la soudure AnSn au lieu de la soudure traditionnelle à l'indium afin de résoudre les problèmes de fatigue thermique, d'électromigration et de migration électrothermique causés par la soudure à l'indium. En adoptant la soudure AuSn, notre entreprise vise à améliorer la fiabilité et la longévité de ses 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 des produits.
Dans la technologie de conditionnement des lasers solides pompés par semi-conducteurs de haute puissance, l'indium (In) métallique est adopté comme matériau de soudage par de plus en plus de fabricants internationaux en raison de ses avantages : bas point de fusion, faible contrainte de soudage, facilité d'utilisation, bonne imperméabilité et bonne infiltration. Cependant, pour les lasers solides pompés par semi-conducteurs en fonctionnement continu, les contraintes alternées provoquent une fatigue de la couche de soudage en indium, ce qui peut entraîner une défaillance du produit. Le taux de défaillance du soudage en indium est particulièrement élevé à hautes et basses températures et avec de longues largeurs d'impulsion.
Comparaison des tests de durée de vie accélérée des lasers avec différents boîtiers de soudure
Après 600 heures de vieillissement, tous les produits encapsulés avec de la soudure à l'indium échouent ; tandis que les produits encapsulés avec de l'étain doré fonctionnent pendant plus de 2 000 heures avec presque aucun changement de puissance ; reflétant les avantages de l'encapsulation AuSn.
Afin d'améliorer la fiabilité des lasers à semi-conducteurs haute puissance tout en maintenant la cohérence des différents indicateurs de performance, Lumispot Tech adopte la brasure forte (AuSn) comme nouveau matériau de conditionnement. L'utilisation d'un substrat à coefficient de dilatation thermique adapté (submount adapté CTE), qui libère efficacement les contraintes thermiques, constitue une solution efficace aux problèmes techniques rencontrés lors de la préparation de la brasure forte. La métallisation de surface est une condition nécessaire à la soudure du substrat (submount) sur la puce semi-conductrice. La métallisation de surface consiste à former une couche barrière de diffusion et une couche d'infiltration de soudure à la surface du substrat.
Schéma du mécanisme d'électromigration d'un laser encapsulé dans une soudure à l'indium
Afin d'améliorer la fiabilité des lasers à semi-conducteurs haute puissance tout en maintenant la cohérence des différents indicateurs de performance, Lumispot Tech adopte la brasure forte (AuSn) comme nouveau matériau de conditionnement. L'utilisation d'un substrat à coefficient de dilatation thermique adapté (submount adapté CTE), qui libère efficacement les contraintes thermiques, constitue une solution efficace aux problèmes techniques rencontrés lors de la préparation de la brasure forte. La métallisation de surface est une condition nécessaire à la soudure du substrat (submount) sur la puce semi-conductrice. La métallisation de surface consiste à former une couche barrière de diffusion et une couche d'infiltration de soudure à la surface du substrat.
Son objectif est d'une part de bloquer la diffusion de la brasure sur le substrat et, d'autre part, de renforcer la capacité de soudage de la brasure grâce à ce dernier, afin d'empêcher la formation de la couche de brasure dans la cavité. La métallisation de surface peut également empêcher l'oxydation de la surface du substrat et l'infiltration d'humidité, réduire la résistance de contact lors du soudage et ainsi améliorer la résistance du soudage et la fiabilité du produit. L'utilisation de brasure forte AuSn comme matériau de soudage pour les lasers à semi-conducteurs à solide pompés permet d'éviter efficacement la fatigue sous contrainte de l'indium, l'oxydation, la migration électrothermique et d'autres défauts, améliorant ainsi considérablement la fiabilité et la durée de vie des lasers à semi-conducteurs. L'utilisation de la technologie d'encapsulation or-étain permet de résoudre les problèmes d'électromigration et de migration électrothermique de la brasure à l'indium.
Solution de Lumispot Tech
Dans les lasers continus ou pulsés, la chaleur générée par l'absorption du rayonnement de pompage par le milieu laser et son refroidissement externe entraînent une répartition inégale de la température à l'intérieur du milieu laser, ce qui entraîne des gradients de température, entraînant des modifications de l'indice de réfraction du milieu et divers effets thermiques. Le dépôt thermique à l'intérieur du milieu amplificateur entraîne un effet de lentille thermique et un effet de biréfringence induit thermiquement, qui génèrent des pertes dans le système laser, affectant la stabilité du laser dans la cavité et la qualité du faisceau de sortie. Dans un système laser continu, la contrainte thermique dans le milieu amplificateur varie avec l'augmentation de la puissance de pompage. Les divers effets thermiques du système affectent gravement l'ensemble du système laser, ce qui constitue l'un des problèmes à résoudre. Comment inhiber et atténuer efficacement l'effet thermique des cristaux dans le processus de travail ? Cette question préoccupe les scientifiques depuis longtemps et est devenue un sujet de recherche majeur.
Laser Nd:YAG avec cavité à lentille thermique
Dans le projet de développement de lasers Nd:YAG pompés LD haute puissance, les lasers Nd:YAG avec cavité à lentille thermique ont été résolus, de sorte que le module puisse obtenir une puissance élevée tout en obtenant une qualité de faisceau élevée.
Dans le cadre d'un projet de développement d'un laser Nd:YAG pompé par LD de haute puissance, Lumispot Tech a développé le module G2-A, qui résout grandement le problème de faible puissance dû aux cavités contenant des lentilles thermiques, permettant au module d'obtenir une puissance élevée avec une qualité de faisceau élevée.
Date de publication : 24 juillet 2023