Jednostruki diodni laser

Jednostruki diodni laser uključuje MCC diodnu lasersku šipku i CS diodnu lasersku šipku. MCC Diode Laser Bar‌ se odnosi na poluvodičku lasersku šipku koja koristi mikrokanalni hladnjak (MCC). MCC Laser Bar se uglavnom koristi za strukturu pakovanja poluprovodničkih lasera velike snage. Njegova osnovna karakteristika je efikasna disipacija toplote i sposobnost da radi pod kontinuiranim talasom visokog radnog ciklusa i kvazi-kontinuiranim talasom. CS upakovana diodna laserska šipka se odnosi na oblik poluprovodničkog laserskog pakovanja, gde "CS" označava konduktivno hlađenje. Ovaj oblik pakovanja se uglavnom koristi za poluprovodničke lasere velike snage, posebno u visokom radnom ciklusu i kontinuiranom režimu rada, koji zahteva efikasno rešenje za disipaciju toplote.

MCC Bar

CS Bar

Ručno uklanjanje dlaka

MCC Diode Laser Bar

CS Diode Laser Bar, FAC opciono

Mehanizam za hlađenje
‌Vodeno hlađenje‌: Lasersko vodeno hlađenje je rasipanje topline kroz cirkulaciju vode. Voda cirkuliše unutar i izvan lasera kako bi prenijela toplinu na vodu, a zatim se reciklira nakon disipacije u radijatoru. Vodeno hlađenje ima visoku toplinsku provodljivost i sposobnost prijenosa topline i može brže prenijeti toplinu na van, čime se osigurava efikasan i stabilan rad lasera i smanjuje stopa kvarova‌.

‌Konduktivno hlađenje‌: Konduktivno hlađenje se obično odnosi na korištenje svojstava toplinske provodljivosti materijala kao što su metali za odvođenje topline. Ova metoda hlađenja ovisi o efikasnosti toplinske provodljivosti materijala i obično se koristi za male uređaje ili lokalno odvođenje topline.

Primjenjivi scenariji
‌Vodeno hlađenje‌: Pogodno za scenarije koji zahtijevaju dugotrajan kontinuirani rad i osiguravaju stabilnost. Vodeno hlađenje može obezbijediti bolji efekat disipacije toplote i smanjiti stopu kvarova. Pogodan je za lasere velike snage ili aplikacije koje zahtijevaju visoku stabilnost‌.
‌Konduktivno hlađenje‌: Pogodno za male uređaje ili lokalne potrebe za rasipanjem topline. Budući da konduktivno hlađenje zavisi od efikasnosti toplotne provodljivosti materijala, njegov efekat odvođenja toplote je relativno ograničen i pogodan je za uređaje sa malom snagom ili niskim zahtevima za rasipanje toplote‌.

Troškovi i poteškoće održavanja
Vodeno hlađenje: zahtijeva redovnu zamjenu filtera kamenca i dodavanje rashladne tekućine, što ima visoke troškove održavanja.
Konduktivno hlađenje: relativno jednostavno održavanje, koje zahtijeva samo redovno čišćenje komponenti za rasipanje topline i niske troškove održavanja.

CW način rada
CW način rada znači da laser radi na kontinuiran način, a energija izlaznog snopa ostaje konstantna i neprekidna. Ovaj način rada je pogodan za aplikacije koje zahtijevaju stabilnu lasersku energiju, kao što su komunikacije optičkim vlaknima i obrada materijala. Izlazna snaga CW lasera je relativno niska, ali može ostati stabilna, što je pogodno za scenarije koji zahtijevaju kontinuirani izlaz laserske energije. ‌

QCW režim rada
QCW režim rada znači da laser radi u obliku impulsa, trajanje (širina) svakog impulsa je ograničeno i postoji određeni interval između impulsa. QCW laseri obično emituju impulse uzastopno na visokoj frekvenciji, a širina impulsa se može modulirati prema potrebi za kontrolu izlazne snage i energije impulsa lasera. Ovaj način rada je pogodan za scenarije primjene s visokim zahtjevima za vremensku rezoluciju, kao što su radarski sistemi i medicinska oprema. Visokoenergetski kratki impulsi QCW lasera mogu pružiti precizno mjerenje i efekte tretmana. ‌

Specifični scenariji primjene
‌CW radni način‌: Pogodno za aplikacije koje zahtijevaju stabilnu lasersku energiju, kao što su komunikacije optičkim vlaknima i obrada materijala. U ovim aplikacijama, CW laseri mogu pružiti stabilnu izlaznu snagu kako bi zadovoljili kontinuirane potrebe prijenosa signala ili obrade materijala.
‌QCW radni režim‌: Pogodno za aplikacije s visokim zahtjevima za vremensku rezoluciju, kao što su radarski sistemi i medicinska oprema. Visokoenergetski kratki impulsi QCW lasera mogu pružiti precizno mjerenje i efekte tretmana.

Različite metode hlađenja: CS upakovana laserska šipka usvaja pasivno hlađenje i obično ne zahteva dodatne sisteme hlađenja kao što su dejonizovana voda i cirkulaciono hlađenje pumpe visokog pritiska. Mikrokanalna laserska šipka usvaja tečno hlađenje, posebno mikrokanalni hladnjak (MCC), čiji se ulaz rashladne tečnosti nalazi u blizini laserske šipke, sa visokom efikasnošću odvođenja toplote.
Strukturna razlika: Struktura CS pakirane diodne šipke je relativno jednostavna i možda ne uključuje složen dizajn kanala za hlađenje. Mikrokanalna diodna šipka sadrži mikrokanalni hladnjak, koji je važan dio njegove strukture za efikasno odvođenje topline.

• Zahtjevi za održavanje:CS paket: dizajn bez održavanja, bez mikrokanalne laserske diode, bez dejonizovane vode i cirkulacionog hlađenja pumpe visokog pritiska.
• Mikrokanalna laserska diodna traka:Potrebno je redovno održavanje rashladnog sistema.
• Različiti scenariji primjene:Zbog jednostavnog načina hlađenja koji ne zahtijeva održavanje, CS upakirana diodna šipka je vrlo pogodna za industrijske primjene lasera.

Mikrokanalna diodna šipka je pogodnija za upotrebu u visokom radnom ciklusu i kontinuiranom načinu rada zbog svoje visoke efikasnosti odvođenja topline.

Glavne funkcije CS laserske trake sa FAC sočivom uključuju fokusiranje svjetlosti, povećanje usmjerenosti zraka i smanjenje ugla divergencije zraka. ‌

Svjetlost koju emituje laserska šipka je već sama laserska svjetlost, ali pošto je obično eliptična ili u obliku kome kada izlazi iz rezonatora, potrebno joj je sočivo za fokusiranje. Funkcija sočiva je fokusiranje ovih zraka u svjetlosnu tačku, čime se povećava usmjerenost zraka i smanjuje ugao divergencije zraka‌.

Focus Light
Sočivo može efikasno fokusirati svetlost koju emituje laserska dioda da formira svetlosnu tačku. Ovaj efekt fokusiranja može značajno povećati udaljenost projekcije i svjetlinu svjetlosti, čineći primjenu laserskih dioda efikasnijom i praktičnijom‌.

Povećajte usmjerenost zraka
Fokusiranjem kroz sočivo, snop koji emituje laserska dioda može biti koncentrisaniji i usmjereniji. To znači da se snop može preciznije širiti u određenom smjeru, smanjujući raspršivanje i difuziju zraka i poboljšavajući efikasnost prijenosa zraka‌.

Smanjite ugao divergencije zraka
Upotreba sočiva može značajno smanjiti ugao divergencije zraka koji emituje laserska dioda. Smanjeni ugao divergencije znači da snop može održavati manje širenje tokom propagacije, čime se poboljšava kolimacija i stabilnost zraka‌.

Kada koristite vodeno hlađene laserske MCC laserske šipke, obratite pažnju na sljedeće točke:
‌Osigurajte ispravnu instalaciju i povezivanje sistema za hlađenje vode‌: uključujući hladnjake za vodu, vodovodne cijevi i rashladne tekućine, provjerite da li je veza čvrsta i izbjegavajte curenje ili curenje vode‌.
‌Odaberite odgovarajuću rashladnu tečnost‌: Preporučuje se upotreba tečnosti sa dobrim odvodom toplote i antikorozivnim svojstvima, kao što je destilovana voda ili mešavina rashladnog sredstva, i izbegavanje upotrebe tečnosti koje oštećuju opremu‌.
‌Kontrolirajte temperaturu sistema vodenog hlađenja‌: U skladu sa zahtjevima lasera i radnim okruženjem, podesite temperaturu kako biste osigurali da oprema radi na odgovarajućoj temperaturi. Previsoka ili preniska temperatura nije dobra‌.
‌Redovno čistite sistem vodenog hlađenja‌: Izbegavajte da cevi za vodu, hladnjake itd. ne budu blokirane prljavštinom, što utiče na efikasnost odvođenja toplote. Za čišćenje koristite meku četku ili komprimirani zrak.
‌Sprečite smrzavanje‌: U okruženju niskih temperatura, osigurajte da su laser i hladnjak vode uvijek u okruženju iznad 0 stepeni Celzijusa ili držite laser i hladnjak vode u uključenom stanju kako biste spriječili da voda u cijevi smrzavanje.
‌Koristite antifriz‌: Kada temperatura padne ispod 0 stepena, koristite antifriz za svu rashladnu vodu; kada se ne koristi duže vrijeme ili je napajanje isključeno, ispraznite vodu u hladnjaku za vodu i pohranite opremu u okruženju iznad 5 stepeni ‌.
Kroz gore navedene mjere može se osigurati da vodeno hlađena MCC laserska šipka održava optimalne performanse i produžava vijek trajanja tokom upotrebe.

CS zapakovane komponente laserske diode uglavnom uključuju sljedeće dijelove:

Laserski čip: Ovo je osnovni dio laserske diode, odgovoran za emitiranje laserske svjetlosti. Laserski čip se obično sastoji od pn spoja koji se sastoji od poluvodiča p-tipa i poluvodiča n-tipa, koji sadrži aktivni sloj koji emituje svjetlost i premaz koji reflektira svjetlost.

Metalizacijski sloj: Sloj metalizacije se koristi za povezivanje laserskog čipa i drugih komponenti. Obično je podijeljen na izolacijsku mrežu, a katoda i anoda su dizajnirane na ovom sloju.

Podloga za montažu: Podloga za montažu se koristi za fiksiranje i podupiranje laserskog čipa i za odvođenje topline. U nekim slučajevima, montažna podloga se koristi i za izolaciju hladnjaka.

Put odvođenja topline: Kako bi se osiguralo da se laserska dioda ne pregrije tokom rada, obično postoji dizajn putanje topline. Put odvođenja topline može biti okomit ili horizontalan, ovisno o dizajnu pakovanja

‌Efekat osmijeha laserskog snopa‌ odnosi se na činjenicu da u poluvodičkom laserskom nizu (LDA), zbog termičkog naprezanja unesenog tokom procesa pakiranja, laserski čip proizvodi savijanje svjetlosti u smjeru brze ose, uzrokujući svjetlosne mrlje svakog jedinica koja emituje svetlost da ne bude u pravoj liniji. Ovaj fenomen je poznat kao efekat "osmeha".

Uzrok
Glavni uzrok efekta "osmjeha" je neusklađenost koeficijenta toplinskog širenja između laserskog čipa i materijala za pakovanje kao što je hladnjak podloge tokom procesa pakiranja, što rezultira toplinskim stresom. Ovaj termički stres se dodatno pogoršava kada laser radi, uzrokujući savijanje laserskog čipa, što utiče na linearnost zraka‌.

Uticaj
Efekat "osmeha" ima značajan uticaj na kvalitet snopa, koji se uglavnom manifestuje u pogoršanju linearnosti snopa i ujednačenoj raspodeli svetlosnih tačaka. Ovo će povećati poteškoće u kolimaciji zraka, oblikovanju i spajanju vlakana, čime će utjecati na ukupne performanse lasera.

Praktične implikacije i rješenja
U praktičnim primenama, efekat "osmeha" će uticati na kvalitet zraka poluprovodničkih lasera velike snage, posebno u aplikacijama koje zahtevaju visoko precizno poravnanje. Kako bi se smanjio utjecaj efekta "osmijeha", on se može poboljšati optimizacijom procesa pakiranja, korištenjem materijala s odgovarajućim koeficijentom toplinske ekspanzije, te uzimanjem u obzir utjecaja temperaturnih promjena na kvalitet zraka u dizajnu.

Primena CS laserskih dioda (LD) u tehnologiji štampanja uglavnom se oslanja na njihovu visoku efikasnost, veliku gustinu snage i preciznu kontrolu. Laserske diode generišu lasere na principu stimulisane emisije, koji se koriste za preciznu ablaciju ili sušenje materijala tokom procesa štampanja.

Princip rada laserskih dioda
Osnovna struktura laserske diode je PN spoj koji se sastoji od poluvodiča P-tipa i poluvodiča N-tipa dopiranog različitim nečistoćama. Kada se pristrasnost prema naprijed primjenjuje na PN spoj, elektroni se kreću iz N regije u P regiju, a rupe se kreću iz P regije u N regiju. Ovi elektroni i rupe se rekombinuju u blizini PN spoja i stvaraju fotone. Za generiranje lasera potrebna je i stimulirana emisija i optički rezonatori. Stimulirana emisija znači da kada elektron skoči sa višeg energetskog nivoa na niži energetski nivo, foton se oslobađa. Ako ovaj foton stupi u interakciju s drugim elektronom na visokom energetskom nivou, to će uzrokovati da elektron također oslobodi foton iste frekvencije i faze, čime se postiže pojačanje svjetlosti. Optički rezonator koristi reflektor da reflektuje fotone u šupljini, dodatno povećavajući broj fotona i na kraju formirajući laser. ‌

Primena laserskih dioda u tehnologiji štampe
U tehnologiji štampe laserske diode se uglavnom koriste u laserskoj štampi. Osnovna komponenta laserskog štampača je laserski skener, koji skenira površinu fotosenzitivnog bubnja laserskim snopom koji generiše laserska dioda. Kada laserski snop ozrači fotoosjetljivi bubanj, fotokonduktivni materijal na fotoosjetljivom bubnju apsorbira lasersku energiju i formira elektrostatičku latentnu sliku. Nakon toga, toner se adsorbuje na elektrostatičku latentnu sliku kako bi se završio proces štampanja.

MCC laserske diodne šipke mogu se upakovati u paket laserskih dioda. ‌

MCC laserske diode šipke se mogu pakovati u snop laserskih dioda vertikalnim snopom (V-stack). Poluvodički laseri s vertikalnim slojem prevladavaju problem kvalitete snopa lasera s horizontalnim nizom, a njihov kvalitet snopa je u skladu s kvalitetom jednog laserskog snopa, što je pogodno za aplikacije s visokim zahtjevima za kvalitetom zraka‌. Osim toga, poboljšanjem tehnologije pakiranja, broj laserskih šipki u vertikalno naslaganom laseru može se povećati sa nekoliko na 70, a maksimalna izlazna snaga također može doseći KW.

Struktura pakovanja
Struktura pakovanja MCC laserskih diodnih šipki općenito uključuje katodu, anodu, ulaz i izlaz rashladne tekućine. Ulaz rashladne tečnosti je blizu anode laserskog niza, dok je izlaz rashladne tečnosti blizu katode‌. Ova struktura omogućava MCC laserskim diodnim šipkama da efikasno odvode toplotu i upravljaju toplotom kada su složene u niz.

Scenariji aplikacija
Nakon pakovanja u paket laserskih dioda, MCC laserske diodne šipke se mogu primijeniti na različite scenarije potražnje za laserom velike snage, kao što su industrijska obrada, naučna istraživanja, medicinska oprema, itd. Zbog njihove velike izlazne snage i dobrog kvaliteta zraka, MCC Laserske diodne šipke mogu zadovoljiti visoke zahtjeve za lasersku opremu u ovim poljima nakon što se pakuju.

Jednostruki diodni laser dostupni su u nemontiranim laserskim diodnim šipkama ili montirani u provodljivo ili aktivno hlađenim paketima. Većina diodnih šipki radi u području talasne dužine od 755 do 860 nm ili između 940 nm i 980 nm. Najistaknutije su talasne dužine od 808 nm (za pumpanje neodimijumskih lasera) i 940 nm (za pumpanje Yb:YAG). Još jedna važna talasna dužina je oko 975-980 nm za pumpanje lasera i pojačala sa vlaknima velike snage dopiranih erbijem ili iterbijem. Tipična pasivno hlađena dioda se nudi na CS nosaču, standardnom paketu koji je kompatibilan sa termoelektričnim hladnjakom (TEC) za montažu. CS nosač je prikladan za kvazi-CW (QCW) i CW rad srednje snage. Za aktivno vodeno hlađenje koristi mikro-kanalne hladnjake. Više šipki se mogu naslagati u horizontalnom ili okomitom smjeru kako bi se povećala izlazna snaga.

Diodni laseri velike snage sa jednom šipkom se direktno koriste (kao direktni diodni laseri) u laserskoj obradi materijala (npr. lasersko zavarivanje i određeni površinski tretmani) i kao medicinski laseri (npr. za fotodinamičku terapiju, uklanjanje tetovaža, lasersku hirurgiju). Diodne šipke su također dalje razvijene za vojnu upotrebu kao lasersko oružje na bojnom polju. Za vrlo velike snage (iznad otprilike 100 W), koristi se dioda, koja je neophodna nekoliko diodnih šipki naslaganih u vertikalnom smjeru. Još jedna uobičajena primjena je pumpanje čvrstih lasera velike snage – i masivnih i fiber lasera.

Brandnew Technology, jedan od vodećih proizvođača i dobavljača diodnih lasera u Kini, ima profesionalnu tvornicu koja proizvodi visokokvalitetni CS-mount LD, single bar diodni laser, CW diodni laser i prodaje po konkurentnim cijenama. Dobrodošli u veleprodaju naših proizvoda proizvedenih u Kini.