In die veld van hoëkraglasers is laserstawe onontbeerlike kernkomponente. Hulle dien nie net as die fundamentele eenhede van energie-uitset nie, maar hulle beliggaam ook die presisie en integrasie van moderne opto-elektroniese ingenieurswese.—wat hulle die bynaam besorg het: die "enjin" van laserstelsels. Maar wat presies is die struktuur van 'n laserstaaf, en hoe lewer dit tiene of selfs honderde watt se uitset van net 'n paar millimeter in grootte? Hierdie artikel ondersoek die interne argitektuur en ingenieursgeheime agter laserstawe.
1. Wat is 'n laserbalk?
'n Laserstaaf is 'n hoë-krag uitstralende toestel wat bestaan uit verskeie laserdiode-skyfies wat lateraal op 'n enkele substraat gerangskik is. Terwyl die werkbeginsel soortgelyk is aan dié van 'n enkele halfgeleierlaser, gebruik die laserstaaf 'n multi-emitter-uitleg om hoër optiese krag en 'n meer kompakte vormfaktor te verkry.
Laserstawe word wyd gebruik in die industriële, mediese, wetenskaplike en verdedigingssektore, hetsy as direkte laserbronne of as pompbronne vir vesellasers en vastetoestandlasers.
2. Strukturele Samestelling van 'n Laserstaaf
Die interne struktuur van 'n laserstaaf bepaal direk die werkverrigting daarvan. Dit bestaan hoofsaaklik uit die volgende kernkomponente:
①Emitters-skikking
Laserstawe bestaan tipies uit 10 tot 100 emitters (laserholtes) wat langs mekaar gerangskik is. Elke emitter is ongeveer 50–150μm breed en tree op as 'n onafhanklike versterkingsgebied, met 'n PN-voegvlak, resonante holte en golfgeleierstruktuur om laserlig te genereer en uit te straal. Terwyl alle emitters dieselfde substraat deel, word hulle gewoonlik elektries parallel of deur sones aangedryf.
②Halfgeleierlaagstruktuur
In die hart van die laserstaaf is 'n stapel halfgeleierlae, insluitend:
- P-tipe en N-tipe epitaksiale lae (wat die PN-aansluiting vorm)
- Aktiewe laag (bv. kwantumputstruktuur), wat gestimuleerde emissie genereer
- Golfgeleierlaag, wat modusbeheer in laterale en vertikale rigtings verseker
- Bragg-reflektors of HR/AR-bedekkings, wat die rigtinguitset van die laser verbeter
③Substraat- en Termiese Bestuurstruktuur
Die emitters word op 'n monolitiese halfgeleier-substraat (gewoonlik GaAs) gekweek. Vir doeltreffende hitteverspreiding word die laserstaaf op hoëgeleidingsbasisse soos koper, W-Cu-legering of CVD-diamant gesoldeer en gekoppel aan hitteafleiers en aktiewe verkoelingstelsels.
④Emissie-oppervlak en kollimasiestelsel
As gevolg van die groot divergensiehoeke van die uitgestraalde strale, word laserstawe tipies toegerus met mikrolens-skikkings (FAC/SAC) vir kollimasie en straalvorming. Vir sekere toepassings word bykomende optika gebruik.—soos silindriese lense of prismas—word gebruik om vervelddivergensie en straalkwaliteit te beheer.
3. Belangrike Strukturele Faktore wat Prestasie Beïnvloed
Die struktuur van 'n laserstaaf speel 'n deurslaggewende rol in die bepaling van die stabiliteit, doeltreffendheid en lewensduur daarvan. Verskeie sleutelaspekte sluit in:
①Termiese Bestuursontwerp
Laserstawe beskik oor hoë kragdigtheid en gekonsentreerde hitte. Lae termiese weerstand is noodsaaklik, wat bereik word deur AuSn-soldering of indiumbinding, gekombineer met mikrokanaalverkoeling vir eenvormige hitteverspreiding.
②Balkvorming en -belyning
Veelvuldige emitters ly dikwels aan swak koherensie en golffrontwanbelyning. Presisie-lensontwerp en -belyning is van kritieke belang vir die verbetering van die kwaliteit van die verre veldstraal.
③Stresbeheer en Betroubaarheid
Materiaalwanpassings in termiese uitbreidingskoëffisiënte kan lei tot kromtrekking of mikroskeure. Verpakking moet ontwerp word om meganiese spanning eweredig te versprei en termiese siklusse sonder agteruitgang te weerstaan.
4. Toekomstige tendense in laserstaafontwerp
Namate die vraag na hoër krag, kleiner grootte en groter betroubaarheid groei, ontwikkel laserstaafstrukture steeds. Belangrike ontwikkelingsrigtings sluit in:
①Golflengte-uitbreiding: Uitbreiding tot 1.5μm- en middel-infrarooi bande
②Miniaturisering: Maak gebruik in kompakte toestelle en hoogs geïntegreerde modules moontlik
③Slim Verpakking: Insluiting van temperatuursensors en statusterugvoerstelsels
④Hoëdigtheidsstapeling: Gelaagde skikkings om kilowatt-vlak-uitset in 'n kompakte voetspoor te bereik
5. Gevolgtrekking
Soos die"hart"Van hoë-krag laserstelsels beïnvloed die strukturele ontwerp van laserstawe direk die optiese, elektriese en termiese werkverrigting van die algehele stelsel. Die integrasie van dosyne emitters in 'n struktuur van slegs millimeters breed vertoon nie net gevorderde materiaal- en vervaardigingstegnieke nie, maar verteenwoordig ook die hoë vlak van integrasie in vandag se ...'se fotonika-industrie.
Met die oog op die toekoms, namate die vraag na doeltreffende, betroubare laserbronne aanhou styg, sal innovasies in laserstaafstruktuur 'n sleuteldrywer bly om die laserbedryf na nuwe hoogtes te bevorder.
As jy'Soek u kundige ondersteuning in laserstaafverpakking, termiese bestuur of produkkeuse? Kontak ons gerus.'is hier om pasgemaakte oplossings te bied wat by u spesifieke toepassingsbehoeftes pas.
Plasingstyd: 02 Julie 2025