Inden for højtydende lasere er laserstænger uundværlige kernekomponenter. De fungerer ikke kun som de grundlæggende enheder for energiudgang, men de repræsenterer også præcisionen og integrationen af moderne optoelektronisk teknik.—hvilket har givet dem øgenavnet: lasersystemernes "motor". Men hvad er strukturen af en laserstang præcist, og hvordan leverer den ti eller endda hundredvis af watt output fra blot et par millimeter i størrelse? Denne artikel udforsker den interne arkitektur og de tekniske hemmeligheder bag laserstange.
1. Hvad er en laserstang?
En laserbar er en højtydende enhed, der består af flere laserdiodechips, der er placeret sidelæns på et enkelt substrat. Selvom dens arbejdsprincip ligner en enkelt halvlederlasers, bruger laserbaren et layout med flere emittere for at opnå højere optisk effekt og en mere kompakt formfaktor.
Laserstænger anvendes i vid udstrækning i industrielle, medicinske, videnskabelige og forsvarssektorer, enten som direkte laserkilder eller som pumpekilder til fiberlasere og faststoflasere.
2. Strukturel sammensætning af en laserstang
En laserstangs indre struktur bestemmer direkte dens ydeevne. Den består primært af følgende kernekomponenter:
①Emitterarray
Laserstænger består typisk af 10 til 100 udsendere (laserhulrum) arrangeret side om side. Hver udsender er omkring 50–150μm bred og fungerer som et uafhængigt forstærkningsområde med en PN-forbindelse, et resonant hulrum og en bølgelederstruktur til at generere og udsende laserlys. Selvom alle emittere deler det samme substrat, drives de normalt elektrisk parallelt eller i zoner.
②Halvlederlagstruktur
I hjertet af laserstangen er der en stak af halvlederlag, herunder:
- P-type og N-type epitaksiale lag (danner PN-overgangen)
- Aktivt lag (f.eks. kvantebrøndstruktur), som genererer stimuleret emission
- Bølgelederlag, der sikrer tilstandskontrol i laterale og vertikale retninger
- Bragg-reflektorer eller HR/AR-belægninger, som forbedrer laserens retningsbestemte output
③Substrat- og termisk styringsstruktur
Emitterne dyrkes på et monolitisk halvledersubstrat (almindeligvis GaAs). For effektiv varmeafledning loddes laserstangen på højkonduktive underlag såsom kobber, W-Cu-legering eller CVD-diamant og parres med køleplader og aktive kølesystemer.
④Emissionsoverflade- og kollimeringssystem
På grund af de store divergensvinkler for de udsendte stråler er laserstænger typisk udstyret med mikrolinsearrays (FAC/SAC) til kollimering og stråleformning. Til visse anvendelser er yderligere optik nødvendig.—såsom cylindriske linser eller prismer—bruges til at kontrollere fjernfeltsdivergens og strålekvalitet.
3. Vigtige strukturelle faktorer, der påvirker ydeevnen
Strukturen af en laserstang spiller en afgørende rolle for dens stabilitet, effektivitet og levetid. Flere vigtige aspekter omfatter:
①Design af termisk styring
Laserbarer har høj effekttæthed og koncentreret varme. Lav termisk modstand er afgørende, opnået gennem AuSn-lodning eller indiumbinding kombineret med mikrokanalkøling for ensartet varmeafledning.
②Bjælkeformning og justering
Flere emittere lider ofte af dårlig kohærens og bølgefrontforskydning. Præcisionslinsedesign og -justering er afgørende for at forbedre fjernfeltsstrålekvaliteten.
③Stresskontrol og pålidelighed
Materialeforskelle i termiske udvidelseskoefficienter kan føre til vridning eller mikrorevner. Emballage skal være designet til at fordele mekanisk belastning jævnt og modstå termisk cykling uden forringelse.
4. Fremtidige tendenser inden for laserstangdesign
Efterhånden som efterspørgslen efter højere effekt, mindre størrelse og større pålidelighed vokser, fortsætter laserstangstrukturer med at udvikle sig. Vigtige udviklingsretninger omfatter:
①Bølgelængdeudvidelse: Udvidelse til 1,5μm- og melleminfrarøde bånd
②Miniaturisering: Muliggør brug i kompakte enheder og stærkt integrerede moduler
③Smart emballage: Integration af temperatursensorer og statusfeedbacksystemer
④Højdensitetsstabling: Lagdelte arrays for at opnå kilowatt-niveau i et kompakt format
5. Konklusion
Som den"hjerte"For højtydende lasersystemer påvirker laserstængernes strukturelle design direkte det samlede systems optiske, elektriske og termiske ydeevne. Integrationen af snesevis af emittere i en struktur på blot millimeter bredde viser ikke kun avancerede materiale- og fremstillingsteknikker, men repræsenterer også det høje integrationsniveau i dagens teknologi.'s fotonikindustri.
I takt med at efterspørgslen efter effektive og pålidelige laserkilder fortsætter med at stige, vil innovationer inden for laserstangstruktur fortsat være en central drivkraft i at fremme laserindustrien til nye højder.
Hvis du'Hvis du leder efter eksperthjælp inden for laserbarpakning, termisk styring eller produktvalg, er du velkommen til at kontakte os.'Vi er her for at tilbyde skræddersyede løsninger, der matcher dine specifikke applikationsbehov.
Opslagstidspunkt: 2. juli 2025