Augstas enerģijas lāzera diožu kaudzes klasifikācija

Lieljaudas lāzera diožu kaudzesir ierīces, kas sastāv no vairākām lieljaudas lāzera diodēm. Tie ir mazi izmēri un augsta efektivitāte. Tos plaši izmanto rūpniecības apstrādē (piemēram, griešanā un metināšanā), medicīniskajā ķirurģijā, zinātniskos pētījumos un valsts aizsardzībā. To galvenās priekšrocības ir: kompaktais lielums, mērogojama jauda līdz vairāku kW diapazonam. Šādas konfigurācijas parasti izmanto cietā stāvokļa lāzera sūknēšanā, virzītās enerģijas lietojumos, piemēram, matu noņemšanā un materiālu apstrādē.

1. Klasifikācija pēc struktūras un iepakojuma formas
① vertikāla kaudze
Vienas joslas vertikālā kaudze: tas sastāv no vienas diodes joslas, un lielāka izejas jauda tiek sasniegta, sakraujot vairākus stieņus vertikālā virzienā. Katrā joslā ir vairākas lāzera diodes mikroshēmas, kuras ir elektriski savienotas virknē vai paralēli, lai nodrošinātu lielāku strāvas uzskaites jaudu un lielāku jaudas jaudu.
Vairāku joslu vertikālā kaudze: lai vēl vairāk palielinātu jaudu, vairākus stieņus var sakraut vertikāli. Šī struktūra var sasniegt ļoti lielu jaudas blīvumu mazākā telpā, bet tā rada arī lielākas karstuma izkliedes problēmas. Tā kā ir cieši sakārtotas vairākas joslas, ir grūti veikt siltumu vertikālā virzienā un ir nepieciešama efektīvāka siltuma izkliedes tehnoloģija, lai nodrošinātu stabilu aprīkojuma darbību.

Funkcijas: Vertikālās kraušanas struktūras galvenā iezīme ir augstas jaudas blīvums, kas ierobežotā telpā var radīt lielāku lāzera jaudu. Tomēr šī struktūra saskaras arī ar smagiem karstuma izkliedes izaicinājumiem, jo, palielinoties kraušanas slāņu skaitam, palielinās siltuma pārneses pretestība vertikālā virzienā, kas var viegli izraisīt vietēju pārkaršanu un ietekmēt lāzera diodes veiktspēju un dzīvi.
Horizontālais masīvs
Lineārais izvietojums un divdimensiju izplešanās: horizontālais masīvs attiecas uz lāzera diožu stieņu vai citu gaismas izstarojošu vienību sakārtošanu horizontālā virzienā, veidojot lineāru vai divdimensiju masīva struktūru. Lineārā izvietojums ir visvienkāršākā forma, un jaudu var palielināt, palielinot stieņu skaitu; savukārt divdimensiju izplešanās ir izkārtota gan horizontālā, gan vertikālā virzienā, vēl vairāk paplašinot gaismas laukumu un jaudas jaudu.
Funkcijas: Horizontālā masīva struktūras priekšrocības ir tās vienveidības optimizācija un vietas veidošanas elastība. Tā kā gaismas izstarojošās vienības ir vienmērīgāk sadalītas horizontālā virzienā, ir vieglāk sasniegt staru vienveidības un stabilitātes kontroli. Turklāt, pielāgojot masīva izkārtojumu un optisko elementu dizainu, vietas formu un lielumu var elastīgi mainīt, lai apmierinātu dažādu lietojumprogrammu scenāriju vajadzības.

Hybrid iepakojuma struktūra
Kombinēts vertikālā un horizontālā dizaina kompozītmateriāla risinājums: lai apmierinātu augstākas jaudas vajadzības un sarežģītākas lietojumprogrammas, dažreiz dažreiz tiek izmantota hibrīda iepakojuma struktūra, kas apvieno vertikālo un horizontālo dizainu. Šī struktūra saglabā vertikālās kraušanas augstas jaudas blīvuma priekšrocības, un tai ir horizontālā masīva vienveidība un plankuma veidošanas elastība. Izstrādājot vertikālo un horizontālo daļu proporciju un izkārtojumu, var sasniegt vislabāko jaudas, efektivitātes un staru kvalitātes līdzsvaru.
Lietojumprogrammas gadījums: Šķiedru savienošanas sistēma ir tipisks hibrīda iepakojuma struktūras pielietojuma gadījums. Šajā sistēmā kā gaismas avots tiek izmantots vertikāli sakrauts lāzera diodes kaudze, un ģenerētais lāzers tiek savienots optiskajā šķiedrā, izmantojot optisko savienojuma ierīci. Optiskā šķiedra var ne tikai pārraidīt lāzeru, bet arī turpmāku formu un filtrēt staru, tādējādi uzlabojot staru kvalitāti un pārraides efektivitāti. Šī struktūra tiek plaši izmantota materiālu apstrādē, komunikācijā, medicīniskajā ārstēšanā un citās jomās, un tai ir bijusi nozīmīga loma saistīto nozaru attīstības veicināšanā.

2. Klasifikācija pēc viļņa garuma un izejas raksturlielumiem
① tuvu infrasarkanā josla (700–1100 nm) -755 nm\/ 808nm\/ 940nm\/ 1064nm lāzera diodes kaudzes
Tipiski pielietojumi: Materiālu apstrādes jomā šīs joslas lāzera diožu kaudzes var izmantot tādu materiālu kā metālu un plastmasas griešanai, metināšanai un virsmas apstrādei. Tā viļņa garumu var labi absorbēt daudzi materiāli, tādējādi sasniedzot efektīvu apstrādi. Piemēram, automobiļu ražošanā to izmanto automašīnu virsbūves metināšanai; Elektronikas nozarē to izmanto shēmu plates griešanai un metināšanai. Runājot par cietvielu lāzera sūknēšanu, to var izmantot kā sūkņa avotu, lai nodrošinātu enerģiju cietvielu lāzeriem, piemēram, cietvielu lāzeru, piemēram, nd: yag, sūknēšanai. Lāzera diodes kaudze radītā gaisma ir savienota ar cietvielu lāzera pastiprināšanas barotni, izmantojot piemērotu savienojuma metodi, lai uzlabotu cietvielu lāzera izejas jaudu un efektivitāti.

② Vidējā infrasarkanā josla (1,5–2 μm)
Pielietojums: attiecībā uz gāzes noteikšanu, tā kā daudzām gāzes molekulām ir raksturīgas absorbcijas virsotnes vidējā infrasarkanā joslā, lāzera diodes kaudzes šajā joslā var izmantot, lai noteiktu īpašu gāzu klātbūtni un koncentrāciju, piemēram, novērot kaitīgu gāzu uzraudzību vidē un gāzes komponentus rūpnieciskās ražošanas procesos. Medicīnas ķirurģijas jomā to var izmantot tādām operācijām kā audu griešana un koagulācija. Tā viļņa garuma iespiešanās un absorbcijas īpašības bioloģiskajiem audiem dod tai priekšrocības dažos specifiskos ķirurģiskos scenārijos, piemēram, noteiktās oftalmoloģiskās operācijās un mīksto audu operācijās.
③ redzamā vieglā josla (400–700 nm)
Lietojumprogramma: Displeja tehnoloģijas jomā to var izmantot lāzera displeja ierīcēm, piemēram, lāzera televizoriem un lāzera projektoriem, lai sasniegtu augstas izšķirtspējas un augstas krāsas piesātinājuma attēlu displeju, modulējot dažādu krāsu lāzera starus. Bioloģiskā attēlveidošanā to var izmantot šūnu attēlveidošanai, audu attēlveidošanai utt., Lai palīdzētu biologiem izpētīt bioloģisko paraugu struktūru un darbību. Sakarā ar redzamās gaismas īso viļņa garumu tas var nodrošināt augstāku telpisko izšķirtspēju.
④ noskaņojama viļņa garuma kaudze
Viļņa garuma dinamiskās pielāgošanas tehnoloģija (piemēram, ārēja režģa atgriezeniskā saite): pieņemot tādas tehnoloģijas kā ārēja režģa atgriezeniskā saite, lāzera viļņa garumu var dinamiski pielāgot. Šim noskaņojamajam viļņa garuma kaudzei ir lielāka elastība dažādos lietojumprogrammu scenārijos. Piemēram, spektrālās analīzes eksperimentos dažādu viļņu garumu lāzerus var precīzi atlasīt, lai aizrautu paraugus pēc nepieciešamības, lai iegūtu bagātīgāku spektrālo informāciju; Daudzviļņu sakaru sistēmās tas var panākt elastīgu viļņu garumu pārslēgšanu un sadali, uzlabojot sakaru sistēmu jaudu un veiktspēju.

3. Klasifikācija ar dzesēšanas metodi
① Mikrokanālu dzesēšana
Principu un efektivitātes priekšrocība: mikrokanālu dzesēšana rada sīkus šķidruma kanālus netālu no lāzera diodes kaudzes, ļaujot dzesēšanas šķidrumam cirkulēt šajos kanālos, lai noņemtu siltumu. Šai dzesēšanas metodei ir efektīvas siltuma apmaiņas iespējas, jo sīkie kanāli var palielināt kontakta laukumu starp dzesēšanas šķidrumu un siltuma avotu, tādējādi uzlabojot siltuma izkliedes efektivitāti. Dzesēšanas šķidrums var ātri pārnest siltumu no lāzera diodes plūsmas procesa laikā, saglabājot kaudzi zemākā temperatūras līmenī un nodrošinot tā stabilu darbību.
Rūpnieciskā lieljaudas ainas pieteikums: Rūpnieciski lieljaudas lietojumprogrammu scenārijos, piemēram, lieljaudas lāzera griešanā, metināšanā un citā pārstrādes iekārtā, lāzera diodes kaudze radīs daudz siltuma. Mikrokanālu šķidruma dzesēšana var efektīvi tikt galā ar šo lielo siltuma slodzi un nodrošināt aprīkojuma veiktspēju un uzticamību ilgstošas ​​lieljaudas darbībā. Piemēram, lielos metāla apstrādes darbnīcās lāzera diožu kaudzes, izmantojot mikrokanālu šķidruma dzesēšanu, var nodrošināt stabilu gaismas avotu augstas precizitātes lāzera griešanas iekārtām, nodrošinot griešanas kvalitāti un efektivitāti.

②Thermoelektriskā dzesēšana (TEC)
Scenāriji, kuriem nepieciešama precīza temperatūras kontrole (piemēram, zinātniskie pētījumu instrumenti): Termoelektriskā dzesēšana izmanto pusvadītāju materiālu Peltier efektu. Kad strāva iet cauri cilpai, kas sastāv no diviem dažādiem metāliem vai pusvadītājiem, mezglā notiek siltuma absorbcija vai siltuma izdalīšanās. Kontrolējot strāvas virzienu un lielumu, lāzera diodes kaudzīti var precīzi kontrolēt. Šī dzesēšanas metode var nodrošināt ļoti stabilu temperatūras vidi. Dažiem zinātniskiem pētniecības instrumentiem, kuriem nepieciešama ārkārtīgi augstas temperatūras precizitāte, piemēram, spektrometri un augstas precizitātes sensori, termoelektriski atdzesēta lāzera diodes kaudze var nodrošināt, ka instrumenta veiktspēju neietekmē temperatūras svārstības, tādējādi uzlabojot mērījumu precizitāti un uzticamību.
③ēs dzesēšana un dabiska konvekcijas dzesēšana
Zemas enerģijas pārnēsājamu ierīču pielietojamība: Gaisa dzesēšana ir piespiest gaisa plūsmu caur ventilatoru, lai noņemtu siltumu, ko rada lāzera diodes kaudze; Dabiska konvekcijas dzesēšana balstās uz konvekciju, ko izraisa gaisa dabiskā temperatūras starpība, lai izkliedētu siltumu. Šīm divām dzesēšanas metodēm nav vajadzīgas sarežģītas dzesēšanas sistēmas un dzesēšanas šķidrumi, un tām ir vienkāršas struktūras un zemas izmaksas. Zema enerģijas pārnēsājamām ierīcēm, piemēram, maziem lāzera diapazonu un portatīvajiem lāzera projektoriem, gaisa dzesēšana un dabiskā konvekcijas dzesēšana var izpildīt karstuma izkliedes prasības, saglabājot ierīces pārnesamību un vienkāršību. Tie var efektīvi izkliedēt siltumu ierīces darbības laikā, neļaujot lāzera diodes kaudzei sabojāt pārkaršanu, vienlaikus neiekļaujot ierīcei pārāk daudz papildu sloga.

4. Klasifikācija pēc izejas jaudas un braukšanas režīma
① Nepārtraukta viļņa (CW) lāzera kaudze
Jaudas diapazons (simts vatu līdz kilovatiem):Nepārtrauktas viļņu lāzera kaudzes var izvadīt nepārtrauktus un stabilus lāzerus, un to jaudas diapazons var paplašināties no simts vatu līmeņa līdz kilovatas līmenim. Šis plašais jaudas diapazons ļauj tam apmierināt dažādu lietojumprogrammu scenāriju vajadzības. Piemēram, rūpnieciskajā apstrādē dažiem uzdevumiem, piemēram, materiālu griešanai un metināšanai, kuriem nepieciešama lielāka jauda, ​​bet ne īpaši augstas jaudas prasības, var būt kompetenti simts vatu līmeņa nepārtrauktas viļņu lāzera kaudze; Kaut arī dažos liela mēroga rūpniecības ražošanas vai zinātnisko pētījumu eksperimentos ar augstas jaudas prasībām, lai nodrošinātu pietiekamu enerģiju, ir nepieciešams kilovatu līmeņa nepārtrauktas viļņu lāzera kaudze.
Ilgtermiņa stabilitātes prasības:Tā kā nepārtrauktā viļņu lāzera kaudzei ilgu laiku ir nepārtraukti jānovada stabili lāzeri, tai ir augstākas prasības tā ilgtermiņa stabilitātei. Rūpnieciskās ražošanas procesā aprīkojumam ir jāuzstājas ilgu laiku. Ja lāzera kaudzes izejas jauda ir nestabila, tā izraisīs apstrādes kvalitātes svārstības un ietekmēs produkta konsekvenci un kvalificētu ātrumu. Zinātnisko pētījumu jomā, piemēram, ilgtermiņa fizikālie eksperimenti vai ķīmiskā analīze, lāzera kaudze ir nepieciešama arī, lai saglabātu stabilu izvadi, lai nodrošinātu eksperimentālo datu precizitāti un uzticamību. Lai izpildītu ilgtermiņa stabilitātes prasības, projektēšanas un ražošanas procesa laikā parasti ir nepieciešama virkne pasākumu, piemēram, siltuma izkliedes sistēmas optimizēšana, augstas kvalitātes materiālu izvēle un stingra iepakojuma veikšana.
② impulsa lāzera kaudze
Īss impulss (nanosekundes līmenis) un ultrahort impulss (pikosekundes\/femtosekundes līmenis):Pulsa lāzera kaudze var radīt īsu impulsa lāzera izvadi, ko var iedalīt īsā impulsā (nanosekundes līmenī) un ultrashort impulsu (pikosekundes\/femtosekundes līmenis) atbilstoši impulsa platumam. Impulsa platums, ko rada īsā impulsa lāzera kaudze, atrodas nanosekundē. Šim impulsa lāzeram ir liela maksimālā jauda, ​​un tas ir piemērots dažām ainām ar augstām prasībām apstrādes precizitātei un ātrumam, piemēram, noteiktu metāla materiālu precizitātes griešanai un urbšanai. Ultrahort impulsa lāzera kaudzes impulsa platums sasniedz pikosekundes vai pat femtosekundes līmeni. Tam raksturīga ārkārtīgi zema siltuma skarta zona un tas var apstrādāt materiālus, neradot acīmredzamus termiskus bojājumus. Tāpēc tam ir svarīgi pielietojumi tādās precizitātes apstrādes jomās kā pusvadītāju mikroshēmu ražošana un stikla griešana.
Pieteikumi:Precīza apstrāde, LiDAR: Precīzās apstrādes laikā pulsu lāzera kaudzīšu augstā precizitāte un augstas enerģijas blīvums ļauj viņiem panākt dažādu materiālu smalku apstrādi, piemēram, sīku elektronisko komponentu ražošanu elektronikas nozarē un apstrādes optisko lēcu apstrādi optiskajā jomā. LiDAR laukā kā emisijas avoti tiek izmantoti impulsa lāzera kaudzes, lai noteiktu mērķa attālumu un pozicionēšanu, izstarojot īsus impulsus vai ultrašorta lāzera impulsus un pēc tam saņemot atstaroto gaismas signālu. Sakarā ar impulsu lāzeru īpašībām, var sasniegt augstas precizitātes attāluma mērījumu un mērķa atpazīšanu, un tos plaši izmanto autonomā braukšanā, kosmosā un citos laukos.

The classification of high-power laser diode stacks covers structure and packaging (vertical stacking, horizontal arrays, hybrid packaging), wavelength and output characteristics (near infrared, mid-infrared, visible light, tunable), cooling methods (microchannel liquid cooling, thermoelectric cooling, air cooling and natural convection), output power and driving mode (continuous wave, pulse), and application scenāriji (rūpnieciskā ražošana, medicīniskā bioloģija, zinātniskie pētījumi un valsts aizsardzība). Izvēloties tehnoloģiju, ir nepieciešams visaptveroši apsvērt jaudas prasības, viļņu garuma diapazonu, siltuma izkliedes apstākļus, lietojumprogrammas vidi un rentabilitāti. Piemēram, rūpnieciskā lieljaudas apstrāde dod prioritāti vertikālai sakraušanai vai hibrīda iepakojuma struktūrām ar mikrokanālu šķidruma dzesēšanu; Precīza medicīniskā ķirurģija var izvēlēties kaudzes ar tuvu infrasarkano vai vidējo infrasarkano staru joslām un precīzu temperatūras kontroli; Zinātnisko pētījumu jomā noregulējamas vai specifiskas viļņu garuma kaudzes tiek izvēlētas atbilstoši īpašām eksperimentālām vajadzībām un apvienojumā ar atbilstošiem dzesēšanas un braukšanas režīmiem, lai nodrošinātu ilgtermiņa stabilu darbību.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, nekautrējieties runāt ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs sekosim savam mērķim, lai klientiem nodrošinātu augstas kvalitātes, zemas cenas un vislabāko pakalpojumu.