เปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่! เทคโนโลยีล่าสุดของแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไดโอดแบบโซลิดสเตท

ติดตามเราบนโซเชียลมีเดียเพื่อรับข่าวสารทันที

เชิงนามธรรม

ความต้องการโมดูลเลเซอร์แบบ CW (Continuous Wave) ที่ใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสงกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานสำคัญสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตท โมดูลเหล่านี้มีข้อดีเฉพาะตัวที่สามารถตอบสนองความต้องการเฉพาะของการใช้งานเลเซอร์โซลิดสเตทได้ G2 - เลเซอร์โซลิดสเตทแบบใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง ผลิตภัณฑ์ใหม่ในซีรีส์ CW Diode Pump จาก LumiSpot Tech มีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขึ้นและประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น

ในบทความนี้ เราจะนำเสนอเนื้อหาที่เน้นการใช้งาน คุณสมบัติ และข้อดีของเลเซอร์โซลิดสเตทแบบปั๊มไดโอด CW ในตอนท้ายของบทความ ผมจะนำเสนอรายงานการทดสอบของเลเซอร์ CW ​​DPL จาก Lumispot Tech และข้อดีพิเศษของเรา

 

ช่องทางการสมัคร

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงส่วนใหญ่ใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตท ในการใช้งานจริง แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์เป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีเลเซอร์โซลิดสเตทที่ใช้เลเซอร์ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง

เลเซอร์ชนิดนี้ใช้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความยาวคลื่นคงที่แทนหลอดไฟคริปตอนหรือซีนอนแบบดั้งเดิมในการกระตุ้นผลึก ดังนั้นเลเซอร์ที่ได้รับการปรับปรุงนี้จึงเรียกว่าเลเซอร์ชนิดที่ 2ndเลเซอร์ปั๊ม CW รุ่นใหม่ (G2-A) ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นคือ ประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานยาวนาน คุณภาพลำแสงดี เสถียรภาพดี ขนาดกะทัดรัด และเล็กจิ๋ว

ขั้นตอนการติดตั้งระบบ DPSS โดยเจ้าหน้าที่
ใบสมัคร DPL G2-A

·การจัดวางระบบโทรคมนาคม• การวิจัยและพัฒนาด้านสิ่งแวดล้อม• การประมวลผลระดับไมโครและนาโน·การวิจัยด้านบรรยากาศ• อุปกรณ์ทางการแพทย์·การประมวลผลภาพ

ความสามารถในการสูบน้ำกำลังสูง

แหล่งกำเนิดแสงไดโอดแบบต่อเนื่อง (CW Diode Pump Source) ให้พลังงานแสงที่พุ่งออกมาอย่างรวดเร็วและเข้มข้น ช่วยกระตุ้นตัวกลางขยายสัญญาณในเลเซอร์โซลิดสเตทได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เลเซอร์โซลิดสเตททำงานได้เต็มประสิทธิภาพ นอกจากนี้ กำลังสูงสุด (หรือกำลังเฉลี่ย) ที่ค่อนข้างสูงยังช่วยให้สามารถใช้งานได้หลากหลายมากขึ้นอุตสาหกรรม การแพทย์ และวิทยาศาสตร์

คานและเสถียรภาพยอดเยี่ยม

โมดูลเลเซอร์ปั๊มแบบเซมิคอนดักเตอร์ CW ​​มีคุณภาพลำแสงที่โดดเด่น มีความเสถียรอย่างเป็นธรรมชาติ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมเอาต์พุตแสงเลเซอร์ได้อย่างแม่นยำ โมดูลได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างโปรไฟล์ลำแสงที่ชัดเจนและเสถียร ทำให้มั่นใจได้ถึงการปั๊มเลเซอร์โซลิดสเตทที่เชื่อถือได้และสม่ำเสมอ คุณสมบัตินี้ตอบสนองความต้องการของการใช้งานเลเซอร์ในกระบวนการแปรรูปวัสดุทางอุตสาหกรรมได้อย่างสมบูรณ์แบบ การตัดด้วยเลเซอร์และการวิจัยและพัฒนา

การทำงานแบบคลื่นต่อเนื่อง

โหมดการทำงานแบบ CW ผสานข้อดีของเลเซอร์ความยาวคลื่นต่อเนื่องและเลเซอร์แบบพัลส์เข้าด้วยกัน ความแตกต่างหลักระหว่างเลเซอร์ CW ​​และเลเซอร์แบบพัลส์คือ กำลังเอาต์พุตCW เลเซอร์ชนิดนี้ หรือที่รู้จักกันในชื่อเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง มีลักษณะเด่นคือโหมดการทำงานที่เสถียรและความสามารถในการส่งคลื่นอย่างต่อเนื่อง

ดีไซน์กะทัดรัดและเชื่อถือได้

CW DPL สามารถบูรณาการเข้ากับระบบปัจจุบันได้อย่างง่ายดายเลเซอร์โซลิดสเตทขึ้นอยู่กับการออกแบบและโครงสร้างที่กะทัดรัด โครงสร้างที่แข็งแรงทนทานและส่วนประกอบคุณภาพสูงช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในระยะยาว ลดเวลาหยุดทำงานและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการผลิตภาคอุตสาหกรรมและขั้นตอนทางการแพทย์

ความต้องการของตลาดสำหรับซีรี่ส์ DPL - โอกาสทางการตลาดที่กำลังเติบโต

เนื่องจากความต้องการเลเซอร์โซลิดสเตทขยายตัวอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมต่างๆ ความต้องการแหล่งกำเนิดแสงประสิทธิภาพสูง เช่น โมดูลเลเซอร์ไดโอดแบบต่อเนื่อง (CW diode-pumped laser modules) จึงเพิ่มขึ้นตามไปด้วย อุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิต การดูแลสุขภาพ การป้องกันประเทศ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ต่างพึ่งพาเลเซอร์โซลิดสเตทสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง

โดยสรุปแล้ว ในฐานะแหล่งกำเนิดแสงปั๊มไดโอดของเลเซอร์โซลิดสเตท คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ความสามารถในการปั๊มกำลังสูง โหมดการทำงานแบบต่อเนื่อง คุณภาพและความเสถียรของลำแสงที่ยอดเยี่ยม และการออกแบบโครงสร้างที่กะทัดรัด ทำให้ความต้องการในตลาดสำหรับโมดูลเลเซอร์เหล่านี้เพิ่มสูงขึ้น ในฐานะผู้จัดจำหน่าย Lumispot Tech ยังทุ่มเทความพยายามอย่างมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพและเทคโนโลยีที่ใช้ในซีรี่ส์ DPL อีกด้วย

ภาพวาดแสดงขนาดของ G2-A

ชุดผลิตภัณฑ์ G2-A DPL จาก Lumispot Tech

ผลิตภัณฑ์แต่ละชุดประกอบด้วยโมดูลอาร์เรย์แบบเรียงซ้อนในแนวนอนสามกลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มของโมดูลอาร์เรย์แบบเรียงซ้อนในแนวนอนมีกำลังสูบน้ำประมาณ 100 วัตต์ที่ 25 แอมป์ และกำลังสูบน้ำโดยรวมอยู่ที่ 300 วัตต์ที่ 25 แอมป์

ภาพด้านล่างแสดงจุดเรืองแสงของปั๊ม G2-A:

ภาพด้านล่างแสดงจุดเรืองแสงของปั๊ม G2-A:

ข้อมูลทางเทคนิคหลักของเลเซอร์โซลิดสเตทแบบไดโอดปั๊ม G2-A:

การบัดกรีห่อหุ้มของ

แท่งเลเซอร์ไดโอดแบบเรียงซ้อน

แพ็ค AuSN

ความยาวคลื่นกลาง

1064 นาโนเมตร

กำลังส่งออก

≥55 วัตต์

กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่

≤30 แอมป์

แรงดันไฟฟ้าใช้งาน

≤24V

โหมดการทำงาน

CW

ความยาวโพรง

900 มม.

กระจกเอาต์พุต

ที = 20%

อุณหภูมิน้ำ

25±3℃

จุดแข็งของเราในด้านเทคโนโลยี

1. เทคโนโลยีการจัดการความร้อนชั่วคราว

เลเซอร์โซลิดสเตทแบบใช้เซมิคอนดักเตอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานคลื่นต่อเนื่องกึ่งต่อเนื่อง (CW) ที่มีกำลังเอาต์พุตสูงสุดสูง และงานคลื่นต่อเนื่อง (CW) ที่มีกำลังเอาต์พุตเฉลี่ยสูง ในเลเซอร์เหล่านี้ ความสูงของตัวระบายความร้อนและระยะห่างระหว่างชิป (เช่น ความหนาของวัสดุรองรับและชิป) มีอิทธิพลอย่างมากต่อความสามารถในการระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์ ระยะห่างระหว่างชิปที่มากขึ้นส่งผลให้การระบายความร้อนดีขึ้น แต่ปริมาตรของผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน หากลดระยะห่างระหว่างชิป ขนาดของผลิตภัณฑ์จะลดลง แต่ความสามารถในการระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์อาจไม่เพียงพอ การใช้ปริมาตรที่กะทัดรัดที่สุดในการออกแบบเลเซอร์โซลิดสเตทแบบใช้เซมิคอนดักเตอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่เหมาะสมที่สุดซึ่งตรงตามข้อกำหนดการระบายความร้อนนั้นเป็นงานที่ยากในการออกแบบ

กราฟแสดงผลการจำลองความร้อนในสภาวะคงที่

การจำลองความร้อน G2-Y

บริษัท Lumispot Tech ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอเลเมนต์ในการจำลองและคำนวณสนามอุณหภูมิของอุปกรณ์ โดยใช้การจำลองความร้อนแบบสภาวะคงที่ของการถ่ายเทความร้อนของแข็งร่วมกับการจำลองความร้อนของอุณหภูมิของเหลว สำหรับสภาวะการทำงานต่อเนื่อง ดังแสดงในรูปด้านล่าง ผลิตภัณฑ์ได้รับการออกแบบให้มีระยะห่างและการจัดเรียงชิปที่เหมาะสมที่สุดภายใต้เงื่อนไขการจำลองความร้อนแบบสภาวะคงที่ของการถ่ายเทความร้อนของแข็ง ภายใต้ระยะห่างและโครงสร้างนี้ ผลิตภัณฑ์มีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนที่ดี อุณหภูมิสูงสุดต่ำ และมีขนาดกะทัดรัดที่สุด

2.บัดกรี AuSnกระบวนการห่อหุ้ม

บริษัท Lumispot Tech ใช้เทคนิคการบรรจุภัณฑ์ที่ใช้ตะกั่วบัดกรี AuSn แทนตะกั่วบัดกรีอินเดียมแบบดั้งเดิม เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความล้าจากความร้อน การเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอน และการเคลื่อนย้ายความร้อนและไฟฟ้าที่เกิดจากตะกั่วบัดกรีอินเดียม การใช้ตะกั่วบัดกรี AuSn นี้ บริษัทของเรามุ่งมั่นที่จะเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ การทดแทนนี้ดำเนินการโดยรักษาการเว้นระยะห่างของแท่งโลหะให้คงที่ ซึ่งช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ให้ดียิ่งขึ้น

ในเทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์ของเลเซอร์โซลิดสเตทแบบปั๊มด้วยเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง โลหะอินเดียม (In) ได้รับการนำมาใช้เป็นวัสดุเชื่อมโดยผู้ผลิตระดับนานาชาติมากขึ้น เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น จุดหลอมเหลวต่ำ ความเค้นในการเชื่อมต่ำ ใช้งานง่าย และมีการเสียรูปพลาสติกและการแทรกซึมที่ดี อย่างไรก็ตาม สำหรับเลเซอร์โซลิดสเตทแบบปั๊มด้วยเซมิคอนดักเตอร์ภายใต้สภาวะการใช้งานต่อเนื่อง ความเค้นสลับไปมาจะทำให้เกิดความล้าของชั้นเชื่อมอินเดียม ซึ่งจะนำไปสู่ความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุณหภูมิสูงและต่ำ และความกว้างของพัลส์ที่ยาว อัตราความล้มเหลวของการเชื่อมอินเดียมนั้นสูงมาก

การเปรียบเทียบผลการทดสอบอายุการใช้งานแบบเร่งของเลเซอร์ที่มีแพ็คเกจบัดกรีต่างกัน

การเปรียบเทียบผลการทดสอบอายุการใช้งานแบบเร่งของเลเซอร์ที่มีแพ็คเกจบัดกรีต่างกัน

หลังจากผ่านการทดสอบการเสื่อมสภาพเป็นเวลา 600 ชั่วโมง ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่หุ้มด้วยตะกั่วบัดกรีอินเดียมเกิดความเสียหาย ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่หุ้มด้วยทองคำดีบุกสามารถใช้งานได้นานกว่า 2,000 ชั่วโมงโดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟ ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงข้อดีของการหุ้มด้วยทองคำดีบุก

เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ในขณะที่ยังคงรักษาความสม่ำเสมอของตัวชี้วัดประสิทธิภาพต่างๆ Lumispot Tech จึงเลือกใช้ตะกั่วบัดกรีแข็ง (AuSn) เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ชนิดใหม่ การใช้วัสดุพื้นผิวที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ตรงกัน (CTE-Matched Submount) ช่วยลดความเครียดจากความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่อาจเกิดขึ้นในการเตรียมตะกั่วบัดกรีแข็งได้เป็นอย่างดี เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับวัสดุพื้นผิว (submount) ที่จะสามารถบัดกรีเข้ากับชิปเซมิคอนดักเตอร์ได้ คือ การเคลือบโลหะที่พื้นผิว การเคลือบโลหะที่พื้นผิว คือการสร้างชั้นกั้นการแพร่กระจายและชั้นแทรกซึมของตะกั่วบัดกรีบนพื้นผิวของวัสดุพื้นผิว

แผนภาพแสดงกลไกการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนของเลเซอร์ที่ห่อหุ้มด้วยตะกั่วบัดกรีอินเดียม

แผนภาพแสดงกลไกการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนของเลเซอร์ที่ห่อหุ้มด้วยตะกั่วบัดกรีอินเดียม

เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ในขณะที่ยังคงรักษาความสม่ำเสมอของตัวชี้วัดประสิทธิภาพต่างๆ Lumispot Tech จึงเลือกใช้ตะกั่วบัดกรีแข็ง (AuSn) เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ชนิดใหม่ การใช้วัสดุพื้นผิวที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ตรงกัน (CTE-Matched Submount) ช่วยลดความเครียดจากความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่อาจเกิดขึ้นในการเตรียมตะกั่วบัดกรีแข็งได้เป็นอย่างดี เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับวัสดุพื้นผิว (submount) ที่จะสามารถบัดกรีเข้ากับชิปเซมิคอนดักเตอร์ได้ คือ การเคลือบโลหะที่พื้นผิว การเคลือบโลหะที่พื้นผิว คือการสร้างชั้นกั้นการแพร่กระจายและชั้นแทรกซึมของตะกั่วบัดกรีบนพื้นผิวของวัสดุพื้นผิว

จุดประสงค์ของการเคลือบผิวโลหะคือ ในด้านหนึ่งเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของตะกั่วบัดกรีไปยังวัสดุพื้นผิว ในอีกด้านหนึ่งคือเพื่อเสริมความแข็งแรงของตะกั่วบัดกรีกับวัสดุพื้นผิว และป้องกันไม่ให้ชั้นตะกั่วบัดกรีเกิดเป็นโพรง การเคลือบผิวโลหะยังช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการแทรกซึมของความชื้นบนพื้นผิววัสดุพื้นผิว ลดความต้านทานการสัมผัสในกระบวนการเชื่อม และช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการเชื่อมและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ การใช้ตะกั่วบัดกรีแข็ง AuSn เป็นวัสดุเชื่อมสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตทแบบปั๊มด้วยเซมิคอนดักเตอร์สามารถหลีกเลี่ยงความล้าจากความเครียดของอินเดียม การเกิดออกซิเดชัน และการเคลื่อนย้ายความร้อนและไฟฟ้า และข้อบกพร่องอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และอายุการใช้งานของเลเซอร์ได้อย่างมาก การใช้เทคโนโลยีการห่อหุ้มด้วยทองคำ-ดีบุกสามารถเอาชนะปัญหาการเคลื่อนย้ายด้วยไฟฟ้าและการเคลื่อนย้ายความร้อนและไฟฟ้าของตะกั่วบัดกรีอินเดียมได้

โซลูชันจาก Lumispot Tech

ในเลเซอร์แบบต่อเนื่องหรือแบบพัลส์ ความร้อนที่เกิดจากการดูดซับรังสีปั๊มโดยตัวกลางเลเซอร์และการระบายความร้อนภายนอกของตัวกลาง ทำให้เกิดการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอภายในตัวกลางเลเซอร์ ส่งผลให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิ ซึ่งทำให้ดัชนีหักเหของตัวกลางเปลี่ยนแปลง และก่อให้เกิดผลกระทบทางความร้อนต่างๆ การสะสมความร้อนภายในตัวกลางขยายสัญญาณนำไปสู่ปรากฏการณ์เลนส์ความร้อนและปรากฏการณ์การหักเหสองทิศทางที่เกิดจากความร้อน ซึ่งก่อให้เกิดการสูญเสียบางอย่างในระบบเลเซอร์ ส่งผลต่อเสถียรภาพของเลเซอร์ในโพรงและคุณภาพของลำแสงเอาต์พุต ในระบบเลเซอร์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง ความเครียดทางความร้อนในตัวกลางขยายสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงไปตามกำลังปั๊มที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบทางความร้อนต่างๆ ในระบบส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อระบบเลเซอร์ทั้งหมด เพื่อให้ได้คุณภาพลำแสงที่ดีขึ้นและกำลังเอาต์พุตที่สูงขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาที่ต้องแก้ไข วิธีการยับยั้งและลดผลกระทบทางความร้อนของผลึกในกระบวนการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามหาคำตอบมานานแล้ว และกลายเป็นหนึ่งในประเด็นวิจัยที่สำคัญในปัจจุบัน

เลเซอร์ Nd:YAG พร้อมโพรงเลนส์ความร้อน

เลเซอร์ Nd:YAG พร้อมโพรงเลนส์ความร้อน

ในโครงการพัฒนาเลเซอร์ Nd:YAG กำลังสูงที่ใช้เลเซอร์ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง ได้มีการแก้ปัญหาเลเซอร์ Nd:YAG ที่มีโพรงเลนส์ความร้อน เพื่อให้โมดูลสามารถสร้างกำลังสูงพร้อมกับคุณภาพลำแสงสูงได้

ในโครงการพัฒนาเลเซอร์ Nd:YAG กำลังสูงที่ใช้เลเซอร์ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง บริษัท Lumispot Tech ได้พัฒนาโมดูล G2-A ซึ่งช่วยแก้ปัญหาพลังงานต่ำที่เกิดจากโพรงที่มีเลนส์ความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้โมดูลนี้สามารถผลิตพลังงานสูงและมีคุณภาพลำแสงที่ดีเยี่ยม


วันที่โพสต์: 24 กรกฎาคม 2566