У галіне магутных лазераў лазерныя брускі з'яўляюцца незаменнымі асноўнымі кампанентамі. Яны не толькі служаць асноўнымі адзінкамі выпрацоўкі энергіі, але і ўвасабляюць дакладнасць і інтэграцыю сучаснай оптаэлектроннай тэхнікі.—за што яны атрымалі мянушку: «рухавік» лазерных сістэм. Але што ж такое структура лазернай планкі і як яна забяспечвае дзясяткі ці нават сотні ват магутнасці пры памеры ўсяго ў некалькі міліметраў? У гэтым артыкуле разглядаецца ўнутраная архітэктура і інжынерныя сакрэты лазерных планак.
1. Што такое лазерная планка?
Лазерная планка — гэта магутная выпраменьвальная прылада, якая складаецца з некалькіх лазерных дыёдных чыпаў, размешчаных з бакоў на адной падкладцы. Хоць яе прынцып працы падобны да прынцыпу працы аднаго паўправадніковага лазера, у лазернай планцы выкарыстоўваецца шматэмітарная кампаноўка для дасягнення больш высокай аптычнай магутнасці і больш кампактнага форм-фактара.
Лазерныя брускі шырока выкарыстоўваюцца ў прамысловасці, медыцыне, навуке і абароне, альбо ў якасці прамых лазерных крыніц, альбо ў якасці крыніц накачкі для валаконных лазераў і цвёрдацельных лазераў.
2. Структурны склад лазернай планкі
Унутраная структура лазернай планкі непасрэдна вызначае яе прадукцыйнасць. Яна ў асноўным складаецца з наступных асноўных кампанентаў:
①Масіў выпраменьвальнікаў
Лазерныя палоскі звычайна складаюцца з 10-100 выпраменьвальнікаў (лазерных рэзанатараў), размешчаных побач. Кожны выпраменьвальнік мае памер каля 50–150μм шырынёй і дзейнічае як незалежная вобласць узмацнення, якая мае PN-пераход, рэзанансны рэзанатар і хваляводную структуру для генерацыі і выпраменьвання лазернага святла. Хоць усе выпраменьвальнікі маюць адну і тую ж падкладку, яны звычайна ўключаюцца ў электрычны рух паралельна або зонамі.
②Структура паўправадніковага пласта
У аснове лазернай планкі ляжыць набор паўправадніковых слаёў, у тым ліку:
- Эпітаксіяльныя пласты P-тыпу і N-тыпу (якія фарміруюць PN-пераход)
- Актыўны пласт (напрыклад, структура квантавай ямы), які генеруе вымушанае выпраменьванне
- Хвалеваводны пласт, які забяспечвае кіраванне рэжымамі ў папярочным і вертыкальным кірунках
- Брэгаўскія адбівальнікі або пакрыцці HR/AR, якія паляпшаюць накіраваны выхад лазера
③Структура субстрата і цеплавога кіравання
Эмітары вырошчваюцца на маналітнай паўправадніковай падкладцы (звычайна GaAs). Для эфектыўнага рассейвання цяпла лазерная планка прыпайваецца да высокаправодных падкладак, такіх як медзь, сплаў W-Cu або алмаз, атрыманы метадам хімічнага осаду (CVD), і спалучаецца з радыятарамі і актыўнымі сістэмамі астуджэння.
④Паверхня выпраменьвання і сістэма калімацыі
З-за вялікіх вуглоў разыходжання выпраменьваных прамянёў лазерныя лінейкі звычайна абсталёўваюцца мікралінзавымі масівамі (FAC/SAC) для калімацыі і фармавання прамяня. Для некаторых ужыванняў дадатковая оптыка—такія як цыліндрычныя лінзы або прызмы—выкарыстоўваюцца для кантролю разыходжання ў далёкай зоне і якасці прамяня.
3. Ключавыя структурныя фактары, якія ўплываюць на прадукцыйнасць
Структура лазернай планкі адыгрывае вырашальную ролю ў вызначэнні яе стабільнасці, эфектыўнасці і тэрміну службы. Сярод ключавых аспектаў:
①Праектаванне цеплавога кіравання
Лазерныя брускі адрозніваюцца высокай шчыльнасцю магутнасці і канцэнтраваным цяплом. Нізкае цеплавое супраціўленне мае важнае значэнне, якое дасягаецца з дапамогай пайкі AuSn або індыявай сувязі ў спалучэнні з мікраканальным астуджэннем для раўнамернага рассейвання цяпла.
②Фарміраванне і выраўноўванне бэлькі
Некалькі выпраменьвальнікаў часта пакутуюць ад дрэннай кагерэнтнасці і няправільнага выраўноўвання хвалевага фронту. Дакладная канструкцыя і выраўноўванне лінзаў маюць вырашальнае значэнне для паляпшэння якасці прамяня ў далёкай зоне.
③Кантроль стрэсу і надзейнасць
Неадпаведнасць каэфіцыентаў цеплавога пашырэння матэрыялаў можа прывесці да дэфармацыі або мікратрэшчыны. Упакоўка павінна быць распрацавана такім чынам, каб раўнамерна размеркаваць механічную нагрузку і вытрымліваць цыклічныя змены тэмпературы без пагаршэння якасці.
4. Будучыя тэндэнцыі ў дызайне лазерных палос
Па меры росту попыту на больш высокую магутнасць, меншыя памеры і большую надзейнасць, лазерныя лінейныя структуры працягваюць развівацца. Асноўныя напрамкі развіцця ўключаюць:
①Пашырэнне даўжыні хвалі: пашырэнне да 1,5μм і сярэдні інфрачырвоны дыяпазоны
②Мініяцюрызацыя: магчымасць выкарыстання ў кампактных прыладах і высокаінтэграваных модулях
③Разумная ўпакоўка: уключэнне тэмпературных датчыкаў і сістэм зваротнай сувязі аб стане
④Высокашчыльнае стэкінгаванне: шматслаёвыя масівы для дасягнення магутнасці кілават-узроўню ў кампактнай кампазіцыі
5. Заключэнне
Паколькі«сэрца«У магутных лазерных сістэмах структурная канструкцыя лазерных пласцінак непасрэдна ўплывае на аптычныя, электрычныя і цеплавыя характарыстыкі ўсёй сістэмы. Інтэграцыя дзясяткаў выпраменьвальнікаў у структуру шырынёй усяго ў міліметры не толькі дэманструе перадавыя матэрыялы і тэхналогіі вырабу, але і прадстаўляе высокі ўзровень інтэграцыі ў сучасным свеце.'фатонічная прамысловасць.
Заглядаючы ў будучыню, па меры таго, як попыт на эфектыўныя і надзейныя лазерныя крыніцы працягвае расці, інавацыі ў структуры лазерных стрыжняў застануцца ключавым рухавіком у прасоўванні лазернай прамысловасці на новыя вышыні.
Калі вы'Калі вам патрэбна экспертная падтрымка ў пытаннях упакоўкі лазерных лінейак, кіравання тэмпературай або выбару прадукцыі, не саромейцеся звяртацца да нас. Мы'Мы тут, каб прапанаваць індывідуальныя рашэнні, якія адпавядаюць вашым канкрэтным патрэбам.
Час публікацыі: 02 ліпеня 2025 г.