Einzelbalken-Diodenlaser

Kühlmechanismus
„Wasserkühlung“: Bei der Laser-Wasserkühlung wird Wärme durch Wasserzirkulation abgeführt. Das Wasser zirkuliert innerhalb und außerhalb des Lasers, um Wärme an das Wasser zu übertragen, und wird dann nach der Ableitung im Kühler recycelt. Die Wasserkühlung verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmeübertragungsfähigkeit und kann Wärme schneller nach außen übertragen, wodurch ein effizienter und stabiler Betrieb des Lasers gewährleistet und die Ausfallrate‌ verringert wird.

„Konduktionskühlung“: Konduktionskühlung bezieht sich normalerweise auf die Nutzung der Wärmeleitfähigkeitseigenschaften von Materialien wie Metallen, um Wärme abzuleiten. Diese Kühlmethode hängt von der Wärmeleitfähigkeit des Materials ab und wird normalerweise für kleine Geräte oder die lokale Wärmeableitung verwendet.

Anwendbare Szenarien
„Wasserkühlung“: Geeignet für Szenarien, die einen langfristigen Dauerbetrieb erfordern und Stabilität gewährleisten. Eine Wasserkühlung kann eine bessere Wärmeableitung bewirken und die Ausfallrate verringern. Es eignet sich für Hochleistungslaser oder Anwendungen, die eine hohe Stabilität erfordern.
„Konduktionskühlung“: Geeignet für kleine Geräte oder lokale Wärmeableitungsanforderungen. Da die Konduktionskühlung von der Wärmeleitfähigkeit des Materials abhängt, ist ihre Wärmeableitungswirkung relativ begrenzt und eignet sich für Geräte mit geringer Leistung oder geringen Wärmeableitungsanforderungen‌.

Wartungskosten und -schwierigkeiten
Wasserkühlung: erfordert den regelmäßigen Austausch der Kalkfilter und die Zugabe von Kühlmittel, was hohe Wartungskosten verursacht.
Konduktionskühlung: relativ einfache Wartung, erfordert nur eine regelmäßige Reinigung der Wärmeableitungskomponenten und geringe Wartungskosten.

CW-Arbeitsmodus
Der CW-Arbeitsmodus bedeutet, dass der Laser kontinuierlich arbeitet und die Energie des Ausgangsstrahls konstant und ununterbrochen bleibt. Dieser Arbeitsmodus eignet sich für Anwendungen, die eine stabile Laserenergie erfordern, wie z. B. Glasfaserkommunikation und Materialbearbeitung. Die Ausgangsleistung von CW-Lasern ist relativ gering, kann aber stabil bleiben, was für Szenarien geeignet ist, die eine kontinuierliche Abgabe von Laserenergie erfordern. ‌

QCW-Arbeitsmodus
Der QCW-Arbeitsmodus bedeutet, dass der Laser in Form von Impulsen arbeitet, die Dauer (Breite) jedes Impulses begrenzt ist und zwischen den Impulsen ein bestimmtes Intervall besteht. QCW-Laser senden normalerweise wiederholt Impulse mit hoher Frequenz aus, und die Impulsbreite kann nach Bedarf moduliert werden, um die Ausgangsleistung und Impulsenergie des Lasers zu steuern. Dieser Betriebsmodus eignet sich für Anwendungsszenarien mit hohen Anforderungen an die Zeitauflösung, wie beispielsweise Radarsysteme und medizinische Geräte. Die hochenergetischen Kurzpulse von QCW-Lasern können präzise Mess- und Behandlungseffekte erzielen. ‌

Spezifische Anwendungsszenarien
„CW-Arbeitsmodus“: Geeignet für Anwendungen, die eine stabile Laserenergie erfordern, wie z. B. Glasfaserkommunikation und Materialbearbeitung. In diesen Anwendungen können CW-Laser eine stabile Ausgangsleistung liefern, um den kontinuierlichen Anforderungen der Signalübertragung oder Materialbearbeitung gerecht zu werden.
„QCW-Arbeitsmodus“: Geeignet für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Zeitauflösung, wie Radarsysteme und medizinische Geräte. Die hochenergetischen Kurzpulse von QCW-Lasern können präzise Mess- und Behandlungseffekte erzielen.

Zu den Hauptfunktionen des CS-Laserbarrens mit FAC-Linse gehören die Fokussierung des Lichts, die Verbesserung der Richtwirkung des Strahls und die Reduzierung des Divergenzwinkels des Strahls. ‌

Das von einem Laserbarren emittierte Licht ist selbst bereits Laserlicht, aber da es beim Austritt aus dem Resonator normalerweise elliptisch oder komaförmig ist, ist eine Linse zu seiner Fokussierung erforderlich. Die Funktion der Linse besteht darin, diese Strahlen auf einen Lichtpunkt zu fokussieren, wodurch die Richtwirkung des Strahls verbessert und der Divergenzwinkel des Strahls verringert wird.

Fokuslicht
Die Linse kann das von der Laserdiode emittierte Licht effektiv fokussieren, um einen Lichtpunkt zu bilden. Dieser Fokussierungseffekt kann den Projektionsabstand und die Helligkeit des Lichts erheblich erhöhen, wodurch der Einsatz von Laserdioden effizienter und praktischer wird.

Verbessern Sie die Richtwirkung des Strahls
Durch die Fokussierung durch die Linse kann der von der Laserdiode emittierte Strahl konzentrierter und gerichteter werden. Dies bedeutet, dass sich der Strahl genauer in eine bestimmte Richtung ausbreiten kann, wodurch die Streuung und Diffusion des Strahls verringert und die Übertragungseffizienz des Strahls verbessert wird.

Strahldivergenzwinkel reduzieren
Durch den Einsatz von Linsen kann der Divergenzwinkel des von der Laserdiode emittierten Strahls deutlich reduziert werden. Der verringerte Divergenzwinkel bedeutet, dass der Strahl während der Ausbreitung eine kleinere Ausbreitung beibehalten kann, wodurch die Kollimation und Stabilität des Strahls verbessert wird.

Der „Laserstrahl-Smile-Effekt“ bezieht sich auf die Tatsache, dass in einem Halbleiterlaser-Array (LDA) der Laserchip aufgrund der während des Verpackungsprozesses verursachten thermischen Spannung eine lichtemittierende Biegung in Richtung der schnellen Achse erzeugt, wodurch die einzelnen Lichtpunkte entstehen Die lichtemittierende Einheit darf nicht in einer geraden Linie liegen. Dieses Phänomen ist als „Lächeln“-Effekt bekannt.

Ursache
Die Hauptursache für den „Smile“-Effekt ist die Diskrepanz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Laserchip und Verpackungsmaterialien wie dem Substratkühlkörper während des Verpackungsprozesses, was zu thermischer Belastung führt. Diese thermische Belastung wird beim Betrieb des Lasers noch verstärkt, was zu einer Biegung des Laserchips und damit zu einer Beeinträchtigung der Linearität des Strahls führt.

Beeinflussen
Der „Smile“-Effekt hat einen erheblichen Einfluss auf die Strahlqualität, der sich vor allem in der Verschlechterung der Linearität des Strahls und der gleichmäßigen Verteilung der Lichtpunkte äußert. Dies erhöht die Schwierigkeit der Strahlkollimation, -formung und -faserkopplung und beeinträchtigt dadurch die Gesamtleistung des Lasers.

Praktische Implikationen und Lösungen
In praktischen Anwendungen wird der „Lächeln“-Effekt die Strahlqualität von Hochleistungs-Halbleiterlasern beeinträchtigen, insbesondere bei Anwendungen, die eine hochpräzise Ausrichtung erfordern. Um die Auswirkungen des „Lächeln“-Effekts zu verringern, kann dieser durch die Optimierung des Verpackungsprozesses, die Verwendung von Materialien mit einem passenderen Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Berücksichtigung der Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Strahlqualität im Design verbessert werden.

MCC-Laserdiodenbarren können in Laserdiodenstapel verpackt werden. ‌

MCC-Laserdiodenbarren können durch einen vertikalen Stapel (V-Stack) in Laserdiodenstapel verpackt werden. Vertikal gestapelte Halbleiterlaser überwinden das Strahlqualitätsproblem horizontaler Array-Laser und ihre Strahlqualität entspricht der eines einzelnen Laserstrahls, was für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Strahlqualität geeignet ist. Darüber hinaus kann durch die Verbesserung der Verpackungstechnologie die Anzahl der Laserbarren in einem vertikal gestapelten Laser von einigen wenigen auf 70 erhöht werden, und die maximale Ausgangsleistung kann ebenfalls KW erreichen.

Verpackungsstruktur
Die Verpackungsstruktur von MCC-Laserdiodenbarren umfasst im Allgemeinen eine Kathode, eine Anode sowie einen Kühlmitteleinlass und -auslass. Der Kühlmitteleinlass des Kühlmittels befindet sich nahe der Anode des Laserarrays, während sich der Kühlmittelauslass nahe der Kathode‌ befindet. Diese Struktur ermöglicht es MCC-Laserdiodenbarren, Wärme effektiv abzuleiten und zu verwalten, wenn sie in einem Array gestapelt sind.

Anwendungsszenarien
Nach dem Verpacken in einen Laserdiodenstapel können MCC-Laserdiodenbarren in einer Vielzahl von Hochleistungslaserbedarfsszenarien eingesetzt werden, wie z. B. in der industriellen Verarbeitung, in der wissenschaftlichen Forschung, in medizinischen Geräten usw. Aufgrund ihrer hohen Ausgangsleistung und guten Strahlqualität sind MCC Laserdiodenbarren können nach der Verpackung die hohen Anforderungen an Lasergeräte in diesen Bereichen erfüllen.