Laser à diode à barres simples

Mécanisme de refroidissement
‌Refroidissement par eau‌ : Le refroidissement par eau au laser consiste à dissiper la chaleur par la circulation de l'eau. L'eau circule à l'intérieur et à l'extérieur du laser pour transférer la chaleur à l'eau, puis est recyclée après dissipation dans le radiateur. Le refroidissement par eau a une conductivité thermique et des capacités de transfert de chaleur élevées, et peut transférer la chaleur vers l'extérieur plus rapidement, garantissant ainsi un fonctionnement efficace et stable du laser et réduisant le taux de défaillance‌.

‌Refroidissement par conduction‌ : Le refroidissement par conduction fait généralement référence à l'utilisation des propriétés de conductivité thermique de matériaux tels que les métaux pour dissiper la chaleur. Cette méthode de refroidissement dépend de l'efficacité de la conductivité thermique du matériau et est généralement utilisée pour les petits appareils ou la dissipation thermique locale.

Scénarios applicables
‌Refroidissement par eau‌ : convient aux scénarios qui nécessitent un fonctionnement continu à long terme et garantissent la stabilité. Le refroidissement par eau peut fournir un meilleur effet de dissipation thermique et réduire le taux de défaillance. Il convient aux lasers de haute puissance ou aux applications nécessitant une grande stabilité‌.
‌Refroidissement par conduction‌ : convient aux petits appareils ou aux besoins locaux de dissipation thermique. Étant donné que le refroidissement par conduction dépend de l'efficacité de conductivité thermique du matériau, son effet de dissipation thermique est relativement limité et il convient aux appareils ayant une faible puissance ou de faibles exigences de dissipation thermique‌.

Coût et difficulté de maintenance
Refroidissement par eau : nécessite le remplacement régulier des filtres anticalcaires et l'ajout de liquide de refroidissement, ce qui entraîne des coûts de maintenance élevés.
Refroidissement par conduction : maintenance relativement simple, ne nécessitant qu'un nettoyage régulier des composants de dissipation thermique et de faibles coûts de maintenance.

Mode de fonctionnement CW
Le mode de fonctionnement CW signifie que le laser fonctionne de manière continue et que l'énergie du faisceau de sortie reste constante et ininterrompue. Ce mode de fonctionnement convient aux applications nécessitant une énergie laser stable, telles que les communications par fibre optique et le traitement des matériaux. La puissance de sortie des lasers CW est relativement faible, mais elle peut rester stable, ce qui convient aux scénarios nécessitant une production continue d'énergie laser. ‌

Mode de travail QCW
Le mode de fonctionnement QCW signifie que le laser fonctionne sous forme d'impulsions, la durée (largeur) de chaque impulsion est limitée et il y a un certain intervalle entre les impulsions. Les lasers QCW émettent généralement des impulsions de manière répétée à haute fréquence, et la largeur d'impulsion peut être modulée selon les besoins pour contrôler la puissance de sortie et l'énergie d'impulsion du laser. Ce mode de fonctionnement convient aux scénarios d'application avec des exigences élevées en matière de résolution temporelle, tels que les systèmes radar et les équipements médicaux. Les impulsions courtes à haute énergie des lasers QCW peuvent fournir des effets de mesure et de traitement précis. ‌

Scénarios d'application spécifiques
‌Mode de fonctionnement CW‌ : convient aux applications nécessitant une énergie laser stable, telles que les communications par fibre optique et le traitement des matériaux. Dans ces applications, les lasers CW peuvent fournir une puissance de sortie stable pour répondre aux besoins continus de transmission du signal ou de traitement des matériaux.
‌Mode de fonctionnement QCW‌ : convient aux applications ayant des exigences élevées en matière de résolution temporelle, telles que les systèmes radar et les équipements médicaux. Les impulsions courtes à haute énergie des lasers QCW peuvent fournir des effets de mesure et de traitement précis.

Les principales fonctions de la barre laser CS avec lentille FAC comprennent la focalisation de la lumière, l'amélioration de la directivité du faisceau et la réduction de l'angle de divergence du faisceau. ‌

La lumière émise par une barre laser est déjà une lumière laser elle-même, mais comme elle est généralement elliptique ou en forme de coma lorsqu'elle émerge du résonateur, elle nécessite une lentille pour la focaliser. La fonction de la lentille est de concentrer ces rayons sur un point lumineux, améliorant ainsi la directivité du faisceau et réduisant l'angle de divergence du faisceau‌.

Focus sur la lumière
La lentille peut focaliser efficacement la lumière émise par la diode laser pour former un point lumineux. Cet effet de focalisation peut augmenter considérablement la distance de projection et la luminosité de la lumière, rendant l'application des diodes laser plus efficace et plus pratique‌.

Améliore la directivité du faisceau
En se concentrant à travers la lentille, le faisceau émis par la diode laser peut être plus concentré et plus directionnel. Cela signifie que le faisceau peut se propager avec plus de précision dans une direction spécifique, réduisant ainsi la dispersion et la diffusion du faisceau et améliorant l'efficacité de transmission du faisceau‌.

Réduire l'angle de divergence du faisceau
L'utilisation de lentilles permet de réduire considérablement l'angle de divergence du faisceau émis par la diode laser. L'angle de divergence réduit signifie que le faisceau peut maintenir une propagation plus petite pendant la propagation, améliorant ainsi la collimation et la stabilité du faisceau‌.

L'effet sourire du faisceau laser fait référence au fait que dans un réseau laser à semi-conducteur (LDA), en raison de la contrainte thermique introduite pendant le processus d'emballage, la puce laser produit une courbure émettrice de lumière dans la direction de l'axe rapide, provoquant les points lumineux de chaque l'unité électroluminescente ne soit pas en ligne droite. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet « sourire ».

Cause
La principale cause de l'effet « sourire » est l'inadéquation du coefficient de dilatation thermique entre la puce laser et les matériaux d'emballage tels que le dissipateur thermique du substrat pendant le processus d'emballage, ce qui entraîne une contrainte thermique. Cette contrainte thermique est encore aggravée lorsque le laser fonctionne, provoquant la courbure de la puce laser, affectant ainsi la linéarité du faisceau‌.

Influence
L'effet « sourire » a un impact significatif sur la qualité du faisceau, qui se manifeste principalement par la détérioration de la linéarité du faisceau et la répartition uniforme des spots lumineux. Cela augmentera la difficulté de la collimation, de la mise en forme et du couplage des fibres du faisceau, affectant ainsi les performances globales du laser.

Implications pratiques et solutions
Dans les applications pratiques, l'effet « sourire » affectera la qualité du faisceau des lasers à semi-conducteurs de haute puissance, en particulier dans les applications nécessitant un alignement de haute précision. Afin de réduire l'impact de l'effet « sourire », il peut être amélioré en optimisant le processus d'emballage, en utilisant des matériaux avec un coefficient de dilatation thermique plus adapté et en tenant compte de l'impact des changements de température sur la qualité du faisceau dans la conception.

Les barres de diodes laser MCC peuvent être conditionnées dans une pile de diodes laser. ‌

Les barres de diodes laser MCC peuvent être conditionnées dans une pile de diodes laser par pile verticale (pile en V). Les lasers à semi-conducteurs à pile verticale surmontent le problème de qualité du faisceau des lasers à réseau horizontal, et leur qualité de faisceau est cohérente avec celle d'un faisceau laser unique, ce qui convient aux applications nécessitant des exigences de qualité de faisceau élevées. De plus, avec l'amélioration de la technologie d'emballage, le nombre de barres laser dans un laser empilé verticalement peut être augmenté de quelques-unes à 70, et la puissance de sortie maximale peut également atteindre KW.

Structure de l'emballage
La structure d'emballage des barres de diodes laser MCC comprend généralement une cathode, une anode, une entrée et une sortie de liquide de refroidissement. L'entrée du liquide de refroidissement est proche de l'anode du réseau laser, tandis que la sortie du liquide de refroidissement est proche de la cathode‌. Cette structure permet aux barres de diodes laser MCC de dissiper efficacement la chaleur et de gérer la chaleur lorsqu'elles sont empilées dans un réseau.

Scénarios d'application
Après emballage dans une pile de diodes laser, les barres de diodes laser MCC peuvent être appliquées à une variété de scénarios de demande de laser haute puissance, tels que le traitement industriel, la recherche scientifique, les équipements médicaux, etc. En raison de leur puissance de sortie élevée et de leur bonne qualité de faisceau, les barres de diodes laser MCC Les barres de diodes laser peuvent répondre aux exigences élevées des équipements laser dans ces domaines après avoir été emballées.