In u campu di i laser d'alta putenza, e barre laser sò cumpunenti fundamentali indispensabili. Non solu servenu cum'è unità fundamentali di pruduzzione d'energia, ma incarnanu ancu a precisione è l'integrazione di l'ingegneria optoelettronica muderna.—Ciò chì li hà valsu u soprannomu: u "mutore" di i sistemi laser. Ma chì hè esattamente a struttura di una barra laser, è cumu furnisce decine o ancu centinaie di watt di putenza da solu uni pochi di millimetri di dimensione? Questu articulu esplora l'architettura interna è i sicreti d'ingegneria daretu à e barre laser.
1. Chì ghjè una barra laser?
Una barra laser hè un dispusitivu emittente d'alta putenza cumpostu da parechji chip di diodi laser disposti lateralmente nantu à un unicu substratu. Mentre u so principiu di funziunamentu hè simile à quellu di un unicu laser à semiconduttore, a barra laser usa un layout multi-emettitore per ottene una putenza ottica più elevata è un fattore di forma più compactu.
E barre laser sò largamente aduprate in i settori industriale, medicale, scientificu è di difesa, sia cum'è fonti laser dirette sia cum'è fonti di pompa per laser in fibra è laser à statu solidu.
2. Cumposizione strutturale di una barra laser
A struttura interna di una barra laser determina direttamente e so prestazioni. Si compone principalmente di i seguenti cumpunenti principali:
1Array di emettitori
E barre laser sò tipicamente custituite da 10 à 100 emittori (cavità laser) disposti unu accantu à l'altru. Ogni emittore hè longu circa 50–150μm di larghezza è agisce cum'è una regione di guadagnu indipendente, cù una giunzione PN, una cavità risonante è una struttura di guida d'onda per generà è emette luce laser. Mentre tutti l'emettitori spartenu u listessu substratu, sò generalmente pilotati elettricamente in parallelu o da zone.
2Struttura di Strati Semiconduttori
À u core di a barra laser ci hè una pila di strati semiconduttori, cumpresi:
- Strati epitassiali di tipu P è di tipu N (chì formanu a giunzione PN)
- Stratu attivu (per esempiu, struttura di pozzu quanticu), chì genera emissione stimulata
- Stratu di guida d'onda, chì assicura u cuntrollu di u modu in direzzioni laterali è verticali
- Riflettori Bragg o rivestimenti HR/AR, chì migliuranu a pruduzzione direzionale di u laser
③Struttura di Gestione Termica è di Substratu
L'emettitori sò cresciuti nantu à un substratu semiconduttore monoliticu (di solitu GaAs). Per una dissipazione di u calore efficiente, a barra laser hè saldata nantu à supporti ad alta conduttività cum'è u rame, a lega W-Cu, o u diamante CVD, è accoppiata cù dissipatori di calore è sistemi di raffreddamentu attivi.
④Superficie d'Emissione è Sistema di Collimazione
A causa di i grandi anguli di divergenza di i fasci emessi, e barre laser sò tipicamente dotate di matrici di microlenti (FAC/SAC) per a collimazione è a furmazione di u fasciu. Per certe applicazioni, ottiche supplementari—cum'è lenti cilindriche o prismi—sò aduprati per cuntrullà a divergenza di campu luntanu è a qualità di u fasciu.
3. Fattori strutturali chjave chì influenzanu a prestazione
A struttura di una barra laser ghjoca un rolu cruciale in a determinazione di a so stabilità, efficienza è durata di vita. Parechji aspetti chjave includenu:
1Cuncepimentu di Gestione Termica
E barre laser presentanu una alta densità di putenza è un calore cuncintratu. Una bassa resistenza termica hè essenziale, ottenuta per mezu di a saldatura AuSn o di u ligame cù indiu, cumminata cù u raffreddamentu à microcanali per una dissipazione uniforme di u calore.
2Formatura è Allineamentu di u Fasciu
I diversi emettitori soffrenu spessu di scarsa cuerenza è di disallineamentu di u fronte d'onda. A cuncepzione è l'allineamentu di e lenti di precisione sò cruciali per migliurà a qualità di u fasciu di campu luntanu.
③Cuntrollu di u stress è affidabilità
L'incoerenze di materiale in i coefficienti di dilatazione termica ponu purtà à deformazioni o microfessure. L'imballu deve esse cuncipitu per distribuisce uniformemente u stress meccanicu è resiste à i cicli termichi senza degradazione.
4. Tendenze future in u cuncepimentu di barre laser
Cù a crescita di a dumanda di putenza più alta, dimensioni più chjuche è una maggiore affidabilità, e strutture di barre laser continuanu à evoluzione. E direzzioni principali di sviluppu includenu:
1Espansione di a lunghezza d'onda: Estensione in 1,5μbande m è infrarossi medi
2Miniaturizazione: Permette l'usu in dispositivi compatti è moduli altamente integrati
③Imballaggio intelligente: Incorporazione di sensori di temperatura è sistemi di feedback di statu
④Accatastamentu à alta densità: Array stratificati per ottene una pruduzzione di livellu di kilowatt in un ingombru compattu
5. Cunclusione
Cum'è u"core"Di i sistemi laser d'alta putenza, u cuncepimentu strutturale di e barre laser influenza direttamente e prestazioni ottiche, elettriche è termiche di u sistema generale. L'integrazione di decine di emettitori in una struttura larga solu millimetri ùn solu mette in mostra materiali avanzati è tecniche di fabricazione, ma rapprisenta ancu l'altu livellu d'integrazione oghje.'l'industria di a fotonica.
Guardendu in u futuru, mentre a dumanda di fonti laser efficienti è affidabili cuntinueghja à cresce, l'innuvazioni in a struttura di e barre laser resteranu un mutore chjave per fà avanzà l'industria laser versu novi alture.
Si tù'Sè vo circate un sustegnu espertu in l'imballaggio di barre laser, a gestione termica o a selezzione di prudutti, ùn esitate micca à cuntattà ci. Noi'simu quì per furnisce suluzioni persunalizate per risponde à i vostri bisogni specifichi di applicazione.
Data di publicazione: 02-lugliu-2025