เปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่! แหล่งปั๊มโซลิดสเตตเลเซอร์ไดโอด เปิดตัวเทคโนโลยีล่าสุด

สมัครสมาชิกโซเชียลมีเดียของเราเพื่อรับโพสต์ทันที

เชิงนามธรรม

ความต้องการโมดูลเลเซอร์แบบสูบไดโอด CW (Continuous Wave) กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากเป็นแหล่งกำเนิดเลเซอร์โซลิดสเตตที่สำคัญ โมดูลเหล่านี้มีข้อได้เปรียบเฉพาะตัวเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของการใช้งานเลเซอร์โซลิดสเตต G2 - A Diode Pump Solid State Laser ผลิตภัณฑ์ใหม่ในซีรีส์ CW Diode Pump จาก LumiSpot Tech มีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขึ้นและมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

ในบทความนี้ เราจะนำเสนอเนื้อหาที่เน้นการใช้งานผลิตภัณฑ์ คุณสมบัติ และข้อดีของผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับเลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มไดโอด CW ท้ายบทความ ผมจะสาธิตรายงานการทดสอบของ CW DPL จาก Lumispot Tech และข้อดีพิเศษของเรา

 

ฟิลด์แอปพลิเคชัน

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงส่วนใหญ่ใช้เป็นแหล่งปั๊มสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตต ในทางปฏิบัติ แหล่งปั๊มไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพของเทคโนโลยีเลเซอร์โซลิดสเตตที่ปั๊มไดโอดเลเซอร์

เลเซอร์ประเภทนี้ใช้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีเอาต์พุตความยาวคลื่นคงที่ แทนการใช้หลอดคริปทอนหรือซีนอนแบบดั้งเดิมในการปั๊มผลึก ด้วยเหตุนี้ เลเซอร์ที่ได้รับการอัพเกรดนี้จึงเรียกว่า 2ndการผลิตเลเซอร์ปั๊ม CW (G2-A) ซึ่งมีคุณลักษณะเด่นคือประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานยาวนาน คุณภาพลำแสงดี มีเสถียรภาพดี ความกะทัดรัด และขนาดเล็ก

กระบวนการของเจ้าหน้าที่ในการติดตั้งระบบ DPSS
แอปพลิเคชัน DPL G2-A

·การเว้นระยะห่างโทรคมนาคม·การวิจัยและพัฒนาด้านสิ่งแวดล้อม·การประมวลผลระดับไมโคร-นาโน·การวิจัยบรรยากาศ·อุปกรณ์ทางการแพทย์·การประมวลผลภาพ

ความสามารถในการสูบน้ำกำลังสูง

แหล่งกำเนิดปั๊มไดโอด CW มอบอัตราพลังงานแสงที่พุ่งสูงอย่างมีประสิทธิภาพ สูบตัวกลางเกนในเลเซอร์โซลิดสเตตได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดของเลเซอร์โซลิดสเตต นอกจากนี้ กำลังไฟฟ้าสูงสุด (หรือกำลังเฉลี่ย) ที่ค่อนข้างสูงยังช่วยให้สามารถใช้งานได้หลากหลายยิ่งขึ้นอุตสาหกรรม การแพทย์ และวิทยาศาสตร์

คานและเสถียรภาพดีเยี่ยม

โมดูลเลเซอร์สูบน้ำเซมิคอนดักเตอร์แบบ CW มีคุณภาพลำแสงที่โดดเด่น พร้อมความเสถียรที่เป็นธรรมชาติ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างลำแสงเลเซอร์ที่แม่นยำและควบคุมได้ โมดูลเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างโปรไฟล์ลำแสงที่แม่นยำและเสถียร ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสูบน้ำเลเซอร์โซลิดสเตตที่เชื่อถือได้และสม่ำเสมอ คุณสมบัตินี้ตอบสนองความต้องการการใช้งานเลเซอร์ในกระบวนการแปรรูปวัสดุอุตสาหกรรมได้อย่างสมบูรณ์แบบ การตัดด้วยเลเซอร์และการวิจัยและพัฒนา

การทำงานของคลื่นต่อเนื่อง

โหมดการทำงานแบบ CW ผสานรวมข้อดีของเลเซอร์ความยาวคลื่นต่อเนื่องและเลเซอร์แบบพัลส์เข้าด้วยกัน ความแตกต่างหลักระหว่างเลเซอร์แบบ CW และเลเซอร์แบบพัลส์คือกำลังขับCW เลเซอร์ซึ่งเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง มีคุณลักษณะของโหมดการทำงานที่เสถียรและสามารถส่งคลื่นต่อเนื่องได้

การออกแบบที่กะทัดรัดและเชื่อถือได้

CW DPL สามารถรวมเข้ากับปัจจุบันได้อย่างง่ายดายเลเซอร์โซลิดสเตตขึ้นอยู่กับการออกแบบและโครงสร้างที่กะทัดรัด โครงสร้างที่แข็งแกร่งและส่วนประกอบคุณภาพสูงช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในระยะยาว ลดระยะเวลาหยุดทำงานและต้นทุนการบำรุงรักษา ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการผลิตและกระบวนการทางการแพทย์

ความต้องการของตลาดสำหรับชุด DPL - โอกาสทางการตลาดที่กำลังเติบโต

เนื่องจากความต้องการเลเซอร์โซลิดสเตตยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมต่างๆ ความต้องการแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง เช่น โมดูลเลเซอร์แบบสูบไดโอด CW ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน อุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิต การดูแลสุขภาพ การป้องกันประเทศ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ต่างพึ่งพาเลเซอร์โซลิดสเตตสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง

สรุปได้ว่า ในฐานะแหล่งจ่ายไดโอดสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตต คุณสมบัติเด่นของผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ความสามารถในการจ่ายกำลังสูง โหมดการทำงานแบบ CW คุณภาพและความเสถียรของลำแสงที่ยอดเยี่ยม และการออกแบบโครงสร้างที่กะทัดรัด ล้วนเป็นปัจจัยสำคัญที่เพิ่มความต้องการของตลาดสำหรับโมดูลเลเซอร์เหล่านี้ ในฐานะซัพพลายเออร์ Lumispot Tech ยังทุ่มเทอย่างเต็มที่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและเทคโนโลยีที่ใช้ในซีรีส์ DPL

ภาพวาดขนาดของ G2-A

ชุดผลิตภัณฑ์ G2-A DPL จาก Lumispot Tech

ผลิตภัณฑ์แต่ละชุดประกอบด้วยโมดูลอาร์เรย์แบบเรียงซ้อนแนวนอน 3 กลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มของโมดูลอาร์เรย์แบบเรียงซ้อนแนวนอนมีกำลังสูบประมาณ 100W@25A และกำลังสูบโดยรวม 300W@25A

จุดเรืองแสงของปั๊ม G2-A แสดงอยู่ด้านล่างนี้:

จุดเรืองแสงของปั๊ม G2-A แสดงอยู่ด้านล่างนี้:

ข้อมูลทางเทคนิคหลักของเลเซอร์โซลิดสเตตปั๊มไดโอด G2-A:

การบัดกรีแบบหุ้มห่อ

สแต็กแท่งเลเซอร์ไดโอด

AuSn บรรจุ

ความยาวคลื่นกลาง

1064 นาโนเมตร

กำลังขับ

≥55 วัตต์

กระแสไฟฟ้าทำงาน

≤30 เอ

แรงดันไฟฟ้าขณะทำงาน

≤24โวลต์

โหมดการทำงาน

CW

ความยาวโพรง

900 มม.

กระจกเอาท์พุต

ที = 20%

อุณหภูมิของน้ำ

25±3℃

ความแข็งแกร่งของเราในด้านเทคโนโลยี

1. เทคโนโลยีการจัดการความร้อนชั่วคราว

เลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มด้วยสารกึ่งตัวนำถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการใช้งานแบบคลื่นกึ่งต่อเนื่อง (CW) ที่มีกำลังขับสูงสุดสูง และการใช้งานแบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) ที่มีกำลังขับเฉลี่ยสูง ในเลเซอร์เหล่านี้ ความสูงของแผ่นระบายความร้อนและระยะห่างระหว่างชิป (เช่น ความหนาของแผ่นรองรับและชิป) มีอิทธิพลอย่างมากต่อความสามารถในการระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์ ระยะห่างระหว่างชิปที่มากขึ้นส่งผลให้การกระจายความร้อนดีขึ้น แต่เพิ่มปริมาตรของผลิตภัณฑ์ ในทางกลับกัน หากระยะห่างระหว่างชิปลดลง ขนาดของผลิตภัณฑ์จะลดลง แต่ความสามารถในการระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์อาจไม่เพียงพอ การใช้ปริมาตรที่กะทัดรัดที่สุดเพื่อออกแบบเลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มด้วยสารกึ่งตัวนำที่เหมาะสมที่สุดและตรงตามข้อกำหนดด้านการระบายความร้อนเป็นงานที่ยากในการออกแบบ

กราฟของการจำลองความร้อนแบบคงที่

การจำลองความร้อน G2-Y

Lumispot Tech ใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อจำลองและคำนวณค่าอุณหภูมิของอุปกรณ์ โดยใช้การจำลองความร้อนแบบคงที่ของอุณหภูมิของแข็งและการจำลองความร้อนของอุณหภูมิของเหลวร่วมกัน สำหรับสภาวะการทำงานต่อเนื่อง ดังแสดงในรูปด้านล่าง ผลิตภัณฑ์ได้รับการเสนอให้มีระยะห่างของชิปและการจัดเรียงที่เหมาะสมที่สุดภายใต้สภาวะการจำลองความร้อนแบบคงที่ของอุณหภูมิของแข็ง ภายใต้ระยะห่างและโครงสร้างนี้ ผลิตภัณฑ์มีความสามารถในการระบายความร้อนที่ดี อุณหภูมิสูงสุดต่ำ และคุณสมบัติที่กะทัดรัดที่สุด

2.ตะกั่วบัดกรี AuSnกระบวนการห่อหุ้ม

Lumispot Tech ใช้เทคนิคการบรรจุภัณฑ์ที่ใช้ตะกั่วบัดกรี AnSn แทนตะกั่วบัดกรีอินเดียมแบบดั้งเดิม เพื่อแก้ไขปัญหาความล้าจากความร้อน การเกิดไฟฟ้าสถิต และการเคลื่อนตัวของกระแสไฟฟ้า-ความร้อนที่เกิดจากตะกั่วบัดกรีอินเดียม การนำตะกั่วบัดกรี AuSn มาใช้ บริษัทของเรามุ่งมั่นที่จะเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ การทดแทนนี้จะดำเนินการควบคู่ไปกับการรักษาระยะห่างของแท่งเหล็กให้คงที่ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ให้ดียิ่งขึ้น

ในเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ของเลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มด้วยเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ผู้ผลิตระดับนานาชาติหลายรายเลือกใช้โลหะอินเดียม (In) เป็นวัสดุเชื่อม เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวต่ำ ความเค้นในการเชื่อมต่ำ ใช้งานง่าย และมีคุณสมบัติการเสียรูปและการแทรกซึมที่ดี อย่างไรก็ตาม สำหรับเลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มด้วยเซมิคอนดักเตอร์ภายใต้สภาวะการใช้งานต่อเนื่อง ความเค้นสลับกันจะทำให้เกิดความล้าของความเค้นในชั้นเชื่อมอินเดียม ซึ่งจะนำไปสู่ความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุณหภูมิสูงและต่ำและความกว้างพัลส์ที่กว้าง อัตราความล้มเหลวของการเชื่อมอินเดียมนั้นเห็นได้ชัดเจนมาก

การเปรียบเทียบการทดสอบอายุเร่งของเลเซอร์ด้วยแพ็คเกจบัดกรีที่แตกต่างกัน

การเปรียบเทียบการทดสอบอายุเร่งของเลเซอร์ด้วยแพ็คเกจบัดกรีที่แตกต่างกัน

หลังจากผ่านไป 600 ชั่วโมงของการบ่ม ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่หุ้มด้วยตะกั่วอินเดียมจะล้มเหลว ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่หุ้มด้วยดีบุกทองสามารถทำงานได้นานกว่า 2,000 ชั่วโมงโดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงข้อได้เปรียบของการหุ้มด้วย AuSn

เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง พร้อมกับรักษาความสม่ำเสมอของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพต่างๆ ไว้ Lumispot Tech จึงเลือกใช้วัสดุบรรจุภัณฑ์ชนิดใหม่ที่เรียกว่า Hard Solder (AuSn) การใช้วัสดุพื้นผิวที่จับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE-Matched Submount) ซึ่งช่วยปลดปล่อยความเครียดจากความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถือเป็นทางออกที่ดีสำหรับปัญหาทางเทคนิคที่อาจเกิดขึ้นในการเตรียมวัสดุบัดกรีแบบแข็ง เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับวัสดุพื้นผิว (submount) เพื่อให้สามารถบัดกรีเข้ากับชิปเซมิคอนดักเตอร์ได้คือการเคลือบโลหะบนพื้นผิว การเคลือบโลหะบนพื้นผิวคือการสร้างชั้นของแผ่นกั้นการแพร่กระจายและชั้นแทรกซึมของโลหะบัดกรีบนพื้นผิวของวัสดุพื้นผิว

แผนผังแสดงกลไกการอิเล็กโตรไมเกรชั่นของเลเซอร์ที่หุ้มด้วยตะกั่วอินเดียม

แผนผังแสดงกลไกการอิเล็กโตรไมเกรชั่นของเลเซอร์ที่หุ้มด้วยตะกั่วอินเดียม

เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง พร้อมกับรักษาความสม่ำเสมอของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพต่างๆ ไว้ Lumispot Tech จึงเลือกใช้วัสดุบรรจุภัณฑ์ชนิดใหม่ที่เรียกว่า Hard Solder (AuSn) การใช้วัสดุพื้นผิวที่จับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE-Matched Submount) ซึ่งช่วยปลดปล่อยความเครียดจากความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถือเป็นทางออกที่ดีสำหรับปัญหาทางเทคนิคที่อาจเกิดขึ้นในการเตรียมวัสดุบัดกรีแบบแข็ง เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับวัสดุพื้นผิว (submount) เพื่อให้สามารถบัดกรีเข้ากับชิปเซมิคอนดักเตอร์ได้คือการเคลือบโลหะบนพื้นผิว การเคลือบโลหะบนพื้นผิวคือการสร้างชั้นของแผ่นกั้นการแพร่กระจายและชั้นแทรกซึมของโลหะบัดกรีบนพื้นผิวของวัสดุพื้นผิว

วัตถุประสงค์ประการหนึ่งคือเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของตะกั่วบัดกรีไปยังวัสดุตั้งต้น อีกด้านหนึ่งคือเพื่อเสริมความแข็งแรงของตะกั่วบัดกรีด้วยความสามารถในการเชื่อมวัสดุตั้งต้น เพื่อป้องกันชั้นตะกั่วบัดกรีในโพรง การเคลือบโลหะบนพื้นผิวยังสามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการแทรกซึมของความชื้นบนพื้นผิวของวัสดุตั้งต้น ลดความต้านทานการสัมผัสในกระบวนการเชื่อม และเพิ่มความแข็งแรงในการเชื่อมและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ การใช้ตะกั่วบัดกรีแข็ง AuSn เป็นวัสดุเชื่อมสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มด้วยสารกึ่งตัวนำสามารถหลีกเลี่ยงความล้าจากความเค้นอินเดียม การเกิดออกซิเดชัน และการเคลื่อนย้ายด้วยไฟฟ้าความร้อน และข้อบกพร่องอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และอายุการใช้งานของเลเซอร์ได้อย่างมีนัยสำคัญ การใช้เทคโนโลยีการห่อหุ้มด้วยทองและดีบุกสามารถแก้ปัญหาการเคลื่อนย้ายด้วยไฟฟ้าความร้อนและการเคลื่อนย้ายด้วยไฟฟ้าความร้อนของตะกั่วบัดกรีอินเดียมได้

โซลูชันจาก Lumispot Tech

ในเลเซอร์แบบต่อเนื่องหรือแบบพัลส์ ความร้อนที่เกิดจากการดูดซับรังสีของปั๊มโดยตัวกลางเลเซอร์และการระบายความร้อนจากภายนอกของตัวกลาง ทำให้เกิดการกระจายอุณหภูมิภายในตัวกลางเลเซอร์ที่ไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิ ทำให้ดัชนีหักเหของตัวกลางเปลี่ยนแปลงไป และก่อให้เกิดผลกระทบทางความร้อนต่างๆ การสะสมความร้อนภายในตัวกลางที่ขยายสัญญาณ (gain medium) นำไปสู่ปรากฏการณ์เลนส์ความร้อน (thermal lensing effect) และปรากฏการณ์ไบรีฟริงเจนซ์ (birefringence effect) เหนี่ยวนำโดยความร้อน ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียในระบบเลเซอร์ ส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพของเลเซอร์ในโพรงและคุณภาพของลำแสงที่ส่งออก ในระบบเลเซอร์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง ความเครียดทางความร้อนในตัวกลางที่ขยายสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงไปตามกำลังของปั๊มที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบทางความร้อนต่างๆ ในระบบส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อระบบเลเซอร์ทั้งหมด เพื่อให้ได้คุณภาพลำแสงที่ดีขึ้นและกำลังเอาต์พุตที่สูงขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาที่ต้องแก้ไข นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งคำถามเกี่ยวกับวิธีการยับยั้งและลดผลกระทบทางความร้อนของผลึกในกระบวนการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งได้กลายเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญด้านการวิจัยในปัจจุบัน

เลเซอร์ Nd:YAG พร้อมช่องเลนส์เทอร์มอล

เลเซอร์ Nd:YAG พร้อมช่องเลนส์เทอร์มอล

ในโครงการพัฒนาเลเซอร์ Nd:YAG ที่ใช้ปั๊ม LD กำลังสูง เลเซอร์ Nd:YAG ที่มีช่องเลนส์ความร้อนได้รับการแก้ไข เพื่อให้โมดูลสามารถรับกำลังสูงได้พร้อมกับคุณภาพลำแสงสูง

ในโครงการพัฒนาเลเซอร์ Nd:YAG ที่ใช้ปั๊ม LD กำลังสูง บริษัท Lumispot Tech ได้พัฒนาโมดูล G2-A ซึ่งช่วยแก้ปัญหาพลังงานต่ำที่เกิดจากโพรงที่มีเลนส์เทอร์มอลได้อย่างมาก ช่วยให้โมดูลได้รับพลังงานสูงด้วยคุณภาพลำแสงที่สูง


เวลาโพสต์: 24 ก.ค. 2566