Yüksək güclü lazerlər sahəsində lazer çubuqları əvəzolunmaz əsas komponentlərdir. Onlar təkcə enerji çıxışının əsas vahidləri kimi xidmət etmir, həm də müasir optoelektronika mühəndisliyinin dəqiqliyini və inteqrasiyasını təcəssüm etdirir.—onlara ləqəb qazandırdı: lazer sistemlərinin "mühərriki". Bəs lazer çubuğunun quruluşu nədir və o, cəmi bir neçə millimetr ölçüdən onlarla, hətta yüzlərlə vatt gücündə necə enerji verir? Bu məqalədə lazer çubuqlarının arxasındakı daxili memarlıq və mühəndislik sirləri araşdırılır.
1. Lazer çubuğu nədir?
Lazer çubuğu, tək bir substrat üzərində yan tərəflərə düzülmüş çoxsaylı lazer diod çiplərindən ibarət yüksək güclü şüalanma cihazıdır. İş prinsipi tək yarımkeçirici lazerin iş prinsipinə bənzəsə də, lazer çubuğu daha yüksək optik gücə və daha kompakt forma faktoruna nail olmaq üçün çoxemitentli düzülüşdən istifadə edir.
Lazer çubuqları sənaye, tibb, elm və müdafiə sektorlarında ya birbaşa lazer mənbələri, ya da lif lazerləri və bərk hal lazerləri üçün nasos mənbələri kimi geniş istifadə olunur.
2. Lazer çubuğunun struktur tərkibi
Lazer çubuğunun daxili quruluşu onun işini birbaşa müəyyən edir. Əsasən aşağıdakı əsas komponentlərdən ibarətdir:
①Emitentlər Massivi
Lazer çubuqları adətən yan-yana düzülmüş 10-100 emitterdən (lazer boşluqlarından) ibarətdir. Hər emitter təxminən 50-dir.–150μm enindədir və lazer işığını yaratmaq və yaymaq üçün PN qovşağı, rezonans boşluğu və dalğaötürücü strukturu ilə müstəqil gücləndirmə bölgəsi kimi çıxış edir. Bütün emitentlər eyni substratı paylaşsalar da, adətən paralel və ya zonalar üzrə elektriklə idarə olunurlar.
②Yarımkeçirici təbəqə quruluşu
Lazer çubuğunun mərkəzində aşağıdakılar da daxil olmaqla yarımkeçirici təbəqələr yığını yerləşir:
- P-tipli və N-tipli epitaksial təbəqələr (PN qovşağını əmələ gətirir)
- Stimullaşdırılmış emissiya yaradan aktiv təbəqə (məsələn, kvant quyusu strukturu)
- Dalğa bələdçisi təbəqəsi, yan və şaquli istiqamətlərdə rejim nəzarətini təmin edir
- Lazerin istiqamət çıxışını artıran Bragg reflektorları və ya HR/AR örtükləri
③Substrat və İstilik İdarəetmə Quruluşu
Emitentlər monolit yarımkeçirici substratda (adətən GaAs) yetişdirilir. Səmərəli istilik yayılması üçün lazer çubuğu mis, W-Cu ərintisi və ya CVD almaz kimi yüksək keçiriciliyə malik alt birləşmələrə lehimlənir və istilik radiatorları və aktiv soyutma sistemləri ilə birləşdirilir.
④Emissiya Səthi və Kollimasiya Sistemi
Şüaların böyük divergensiya bucaqlarına görə, lazer çubuqları adətən kollimasiya və şüa formalaşdırması üçün mikro-linza massivləri (FAC/SAC) ilə təchiz olunmuşdur. Müəyyən tətbiqlər üçün əlavə optika—silindrik linzalar və ya prizmalar kimi—uzaq sahə divergensiyasını və şüa keyfiyyətini idarə etmək üçün istifadə olunur.
3. Performansa təsir edən əsas struktur amilləri
Lazer çubuğunun quruluşu onun sabitliyini, səmərəliliyini və xidmət müddətini müəyyən etməkdə mühüm rol oynayır. Bir neçə əsas aspekt aşağıdakılardır:
①İstilik İdarəetmə Dizaynı
Lazer çubuqları yüksək güc sıxlığına və konsentrat istilikə malikdir. AuSn lehimləmə və ya indium rabitəsi ilə əldə edilən aşağı istilik müqaviməti vacibdir və vahid istilik yayılması üçün mikrokanal soyutma ilə birləşdirilir.
②Şüa Formalaşdırması və Hizalanması
Çoxlu emitterlər tez-tez zəif koherentlikdən və dalğa cəbhəsinin uyğunsuzluğundan əziyyət çəkirlər. Uzaq sahə şüa keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün dəqiq linza dizaynı və uyğunlaşdırılması vacibdir.
③Stress Nəzarəti və Etibarlılıq
İstilik genişlənmə əmsallarındakı material uyğunsuzluqları əyilmə və ya mikro çatlara səbəb ola bilər. Qablaşdırma mexaniki gərginliyi bərabər paylamaq və deqradasiyaya uğramadan istilik dövrünə davam gətirmək üçün hazırlanmalıdır.
4. Lazer Bar Dizaynında Gələcək Trendlər
Daha yüksək gücə, daha kiçik ölçüyə və daha yüksək etibarlılığa tələbat artdıqca, lazer çubuq konstruksiyaları inkişaf etməyə davam edir. Əsas inkişaf istiqamətlərinə aşağıdakılar daxildir:
①Dalğa Uzunluğu Genişlənməsi: 1.5-ə qədər uzanırμm və orta infraqırmızı zolaqlar
②Miniatürləşdirmə: Kompakt cihazlarda və yüksək inteqrasiya olunmuş modullarda istifadəni təmin edir
③Ağıllı Qablaşdırma: Temperatur sensorları və status geribildirim sistemlərinin daxil edilməsi
④Yüksək Sıxlıqlı Yığma: Kompakt bir ərazidə kilovatt səviyyəli çıxış əldə etmək üçün laylı massivlər
5. Nəticə
Kimi“ürək"Yüksək güclü lazer sistemlərində lazer çubuqlarının struktur dizaynı ümumi sistemin optik, elektrik və istilik göstəricilərinə birbaşa təsir göstərir. Onlarla emitentin cəmi millimetr genişliyində bir quruluşa inteqrasiyası təkcə qabaqcıl material və istehsal texnikalarını nümayiş etdirmir, həm də bu gün yüksək inteqrasiya səviyyəsini təmsil edir.'fotonika sənayesi.
Gələcəkdə, səmərəli və etibarlı lazer mənbələrinə tələbat artmağa davam etdikcə, lazer çubuğu strukturundakı innovasiyalar lazer sənayesini yeni zirvələrə qaldırmağın əsas hərəkətverici qüvvəsi olaraq qalacaq.
Əgər sən'Lazer çubuq qablaşdırması, istilik idarəetməsi və ya məhsul seçimi üzrə mütəxəssis dəstəyi axtarırsınızsa, bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin. Biz'Xüsusi tətbiq ehtiyaclarınıza uyğun xüsusi həllər təqdim etmək üçün buradayıq.
Yazı vaxtı: 02 İyul 2025