| Soudure d'encapsulation de Barres laser à diodes empilées | AuSn emballé |
| Longueur d'onde centrale | 1064 nm |
| Puissance de sortie | ≥55W |
| Courant de fonctionnement | ≤30 A |
| Tension de fonctionnement | ≤24V |
| 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 en modules laser à pompage par diodes CW (onde continue) croît rapidement, ces modules étant une source de pompage essentielle pour les lasers à semi-conducteurs. Ils offrent des avantages uniques pour répondre aux exigences spécifiques des applications laser à semi-conducteurs. Le G2, laser à semi-conducteurs à pompage par diodes, nouveau produit de la série CW de LumiSpot Tech, se distingue par un champ d'application plus étendu et des performances accrues.
Cet article présente les applications, les caractéristiques et les avantages du laser à semi-conducteurs pompé par diode CW. En fin d'article, je vous présenterai le rapport de test du laser CW DPL de Lumispot Tech ainsi que nos atouts spécifiques.
Le champ d'application
Les lasers à semi-conducteurs de forte puissance sont principalement utilisés comme sources de pompage pour les lasers à l'état solide. En pratique, une source de pompage par diode laser à semi-conducteurs est essentielle pour optimiser la technologie des lasers à l'état solide pompés par diode laser.
Ce type de laser utilise un laser à semi-conducteur à longueur d'onde fixe au lieu de la lampe au krypton ou au xénon traditionnelle pour pomper les cristaux. Par conséquent, ce laser amélioré est appelé laser 2Ω.ndgénération de laser de pompe CW (G2-A), qui présente les caractéristiques suivantes : rendement élevé, longue durée de vie, bonne qualité de faisceau, bonne stabilité, compacité et miniaturisation.
Capacité de pompage haute puissance
La source de pompage à diode CW offre une impulsion intense d'énergie optique, pompant efficacement le milieu amplificateur du laser à semi-conducteurs et permettant ainsi d'obtenir les meilleures performances de ce dernier. De plus, sa puissance de crête (ou moyenne) relativement élevée ouvre la voie à un plus large éventail d'applications.industrie, médecine et science.
Excellente poutre et stabilité
Le module laser à pompage semi-conducteur CW offre une qualité de faisceau exceptionnelle et une stabilité spontanée, essentielles pour un contrôle précis de la puissance du laser. Conçus pour produire un profil de faisceau stable et bien défini, ces modules garantissent un pompage fiable et constant du laser à semi-conducteurs. Cette caractéristique répond parfaitement aux exigences des applications laser dans le traitement industriel des matériaux. découpe laseret la R&D.
Fonctionnement en onde continue
Le mode de fonctionnement CW combine les avantages des lasers à longueur d'onde continue et des lasers pulsés. La principale différence entre un laser CW et un laser pulsé réside dans leur puissance de sortie.CW Le laser, également connu sous le nom de laser à onde continue, possède les caractéristiques d'un mode de fonctionnement stable et la capacité d'émettre une onde continue.
Conception compacte et fiable
Le CW DPL peut être facilement intégré au courantlaser à semi-conducteursGrâce à leur conception et à leur structure compactes, leur construction robuste et leurs composants de haute qualité garantissent une fiabilité à long terme, minimisant ainsi les temps d'arrêt et les coûts de maintenance, un atout particulièrement important dans les secteurs de la production industrielle et des procédures médicales.
La demande du marché pour la gamme DPL - Des opportunités de marché croissantes
Face à la demande croissante de lasers à semi-conducteurs dans divers secteurs industriels, le besoin en sources de pompage hautes performances, telles que les modules laser pompés par diodes en continu, s'accroît également. Des secteurs comme la production industrielle, la santé, la défense et la recherche scientifique s'appuient sur les lasers à semi-conducteurs pour des applications de précision.
En résumé, en tant que source de pompage à diode pour laser à semi-conducteurs, les caractéristiques des produits – puissance de pompage élevée, fonctionnement en continu, excellente qualité et stabilité du faisceau, et conception compacte – contribuent à la forte demande du marché pour ces modules laser. En tant que fournisseur, Lumispot Tech investit également beaucoup dans l'optimisation des performances et des technologies mises en œuvre dans 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 horizontalement fournissant une puissance de pompage d'environ 100 W à 25 A, et une puissance de pompage totale de 300 W à 25 A.
Le point de fluorescence de la pompe G2-A est illustré ci-dessous :
Principales données techniques du laser à semi-conducteurs pompé par diode G2-A :
Notre force réside dans les technologies
1. Technologie de gestion thermique transitoire
Les lasers à semi-conducteurs pompés sont largement utilisés pour les applications quasi-continues (CW) à forte puissance de crête et les applications continues (CW) à forte puissance moyenne. 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 dissipation thermique. Une plus grande distance entre les puces améliore la dissipation thermique, mais augmente le volume du produit. Inversement, une réduction de cet espacement diminue la taille du produit, mais peut compromettre sa dissipation thermique. Concevoir un laser à semi-conducteurs pompé optimal, compact et répondant aux exigences de dissipation thermique, représente un défi de taille.
Graphique de la simulation thermique en régime permanent
Lumispot Tech utilise la méthode des éléments finis pour simuler et calculer le champ de température du dispositif. La simulation thermique combine une simulation thermique en régime permanent du transfert de chaleur dans le solide et une simulation thermique de la température du liquide. En conditions de fonctionnement continu, comme illustré ci-dessous, le produit présente un espacement et une disposition optimaux des puces, conformément aux conditions de la simulation thermique en régime permanent du transfert de chaleur dans le solide. Avec cet espacement et cette structure, le produit offre une bonne dissipation thermique, une faible température de pointe et une compacité maximale.
2.soudure AuSnprocessus d'encapsulation
Lumispot Tech utilise une technique d'encapsulation employant la brasure AuSn au lieu de la brasure à l'indium traditionnelle afin de résoudre les problèmes de fatigue thermique, d'électromigration et de migration électrothermique induits par cette dernière. En adoptant la brasure AuSn, notre entreprise vise à améliorer la fiabilité et la durée de vie de ses produits. Ce changement est réalisé tout en garantissant un espacement constant entre les barres, contribuant ainsi à l'amélioration de la fiabilité et de la durée de vie des produits.
Dans le domaine de l'encapsulation des lasers à semi-conducteurs pompés de forte puissance, l'indium (In) est de plus en plus utilisé comme matériau de soudage par les fabricants internationaux en raison de ses avantages : bas point de fusion, faible contrainte de soudage, facilité de mise en œuvre et bonne déformation plastique et infiltration. Cependant, en fonctionnement continu, les contraintes alternées induisent une fatigue de la couche de soudage en indium, pouvant entraîner une défaillance du produit. Ce taux de défaillance est particulièrement élevé à hautes et basses températures et pour des impulsions longues.
Comparaison des tests de vieillissement accéléré de lasers avec différents types de soudures
Après 600 heures de vieillissement, tous les produits encapsulés avec de la soudure à l'indium tombent en panne ; tandis que les produits encapsulés avec de l'étain doré fonctionnent pendant plus de 2 000 heures avec une puissance quasiment inchangée, ce qui démontre les avantages de l'encapsulation AuSn.
Afin d'améliorer la fiabilité des lasers semi-conducteurs de forte puissance tout en préservant la constance de leurs performances, Lumispot Tech utilise la brasure dure (AuSn) comme nouveau matériau d'encapsulation. L'utilisation d'un substrat à coefficient de dilatation thermique adapté (substrat à coefficient de dilatation thermique adapté) permet une dissipation efficace des contraintes thermiques et constitue une solution optimale aux problèmes techniques pouvant survenir lors de la préparation de la brasure dure. La métallisation de surface est une condition nécessaire au brasage du substrat (substrat) sur la puce semi-conductrice. Elle consiste en la formation d'une couche barrière de diffusion et d'une couche d'infiltration de brasure à la surface du substrat.
Schéma du mécanisme d'électromigration d'un laser encapsulé dans une brasure à l'indium
Afin d'améliorer la fiabilité des lasers semi-conducteurs de forte puissance tout en préservant la constance de leurs performances, Lumispot Tech utilise la brasure dure (AuSn) comme nouveau matériau d'encapsulation. L'utilisation d'un substrat à coefficient de dilatation thermique adapté (substrat à coefficient de dilatation thermique adapté) permet une dissipation efficace des contraintes thermiques et constitue une solution optimale aux problèmes techniques pouvant survenir lors de la préparation de la brasure dure. La métallisation de surface est une condition nécessaire au brasage du substrat (substrat) sur la puce semi-conductrice. Elle consiste en la formation d'une couche barrière de diffusion et d'une couche d'infiltration de brasure à la surface du substrat.
Son objectif est double : d’une part, bloquer la diffusion de la soudure vers le substrat ; d’autre part, renforcer l’adhérence de la soudure au substrat et prévenir la formation de cavités dans la couche de soudure. La métallisation de surface permet également de prévenir l’oxydation et la pénétration d’humidité à la surface du substrat, de réduire la résistance de contact lors du soudage et, par conséquent, d’améliorer la résistance de la soudure et la fiabilité du produit. L’utilisation d’une brasure dure AuSn pour les lasers à semi-conducteurs pompés permet d’éviter efficacement la fatigue sous contrainte de l’indium, l’oxydation, la migration électrothermique et autres défauts, améliorant ainsi considérablement la fiabilité et la durée de vie des lasers. L’encapsulation or-étain permet de résoudre les problèmes d’électromigration et de migration électrothermique de la brasure à l’indium.
Solution proposée par Lumispot Tech
Dans les lasers continus ou pulsés, la chaleur générée par l'absorption du rayonnement de pompage par le milieu laser et le refroidissement externe de ce dernier induisent une distribution de température non uniforme, créant des gradients thermiques. Ces gradients entraînent des variations de l'indice de réfraction du milieu et, par conséquent, divers effets thermiques. Le dépôt thermique au sein du milieu amplificateur provoque un effet de lentille thermique et une biréfringence induite thermiquement, engendrant des pertes dans le système laser. Ces pertes affectent la stabilité du laser dans la cavité et la qualité du faisceau de sortie. Dans un système laser fonctionnant en continu, les contraintes thermiques dans le milieu amplificateur varient avec l'augmentation de la puissance de pompage. Ces différents effets thermiques ont un impact significatif sur l'obtention d'une meilleure qualité de faisceau et d'une puissance de sortie plus élevée, ce qui constitue un enjeu majeur. La question de l'inhibition et de l'atténuation efficaces des effets thermiques des cristaux en fonctionnement préoccupe les scientifiques depuis longtemps et représente aujourd'hui un axe de recherche important.
Laser Nd:YAG avec cavité de lentille thermique
Dans le cadre du projet de développement de lasers Nd:YAG pompés par diode laser de haute puissance, la solution a été trouvée pour les lasers Nd:YAG à cavité de lentille thermique, permettant ainsi au module d'obtenir une puissance élevée tout en garantissant une haute qualité de faisceau.
Dans le cadre d'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 en grande partie le problème de la faible puissance due aux cavités contenant des lentilles thermiques, permettant ainsi au module d'obtenir une puissance élevée avec une qualité de faisceau élevée.
Date de publication : 24 juillet 2023