Sa larangan ng mga high-power laser, ang mga laser bar ay kailangang-kailangan na mga pangunahing bahagi. Hindi lamang nagsisilbi ang mga ito bilang pangunahing mga yunit ng output ng enerhiya, ngunit naglalaman din sila ng katumpakan at pagsasama ng modernong optoelectronic engineering—pagkamit sa kanila ng palayaw: ang "engine" ng mga sistema ng laser. Ngunit ano nga ba ang istraktura ng isang laser bar, at paano ito naghahatid ng sampu o kahit na daan-daang watts ng output mula sa ilang milimetro lamang ang laki? Sinasaliksik ng artikulong ito ang panloob na arkitektura at mga lihim ng engineering sa likod ng mga laser bar.
1. Ano ang Laser Bar?
Ang laser bar ay isang high-power emitting device na binubuo ng maramihang laser diode chips na nasa gilid na nakaayos sa isang substrate. Habang ang prinsipyong gumagana nito ay katulad ng sa isang solong semiconductor laser, ang laser bar ay gumagamit ng multi-emitter na layout upang makamit ang mas mataas na optical power at mas compact form factor.
Ang mga laser bar ay malawakang ginagamit sa mga sektor ng industriya, medikal, siyentipiko, at pagtatanggol, alinman bilang direktang pinagmumulan ng laser o bilang mga pinagmumulan ng bomba para sa mga fiber laser at solid-state na laser.
2. Structural na Komposisyon ng Laser Bar
Ang panloob na istraktura ng isang laser bar ay direktang tumutukoy sa pagganap nito. Pangunahing binubuo ito ng mga sumusunod na pangunahing bahagi:
①Emitters Array
Ang mga laser bar ay karaniwang binubuo ng 10 hanggang 100 emitters (laser cavities) na nakaayos nang magkatabi. Ang bawat emitter ay humigit-kumulang 50–150μm ang lapad at gumaganap bilang isang independent gain region, na nagtatampok ng PN junction, resonant cavity, at waveguide structure upang makabuo at naglalabas ng laser light. Habang ang lahat ng mga emitter ay nagbabahagi ng parehong substrate, ang mga ito ay karaniwang hinihimok ng elektrikal na kahanay o sa pamamagitan ng mga zone.
②Istruktura ng Layer ng Semiconductor
Sa gitna ng laser bar ay isang stack ng mga layer ng semiconductor, kabilang ang:
- P-type at N-type na epitaxial layer (na bumubuo sa PN junction)
- Aktibong layer (hal., quantum well structure), na bumubuo ng stimulated emission
- Waveguide layer, tinitiyak ang mode control sa lateral at vertical na direksyon
- Bragg reflectors o HR/AR coatings, na nagpapahusay ng directional output ng laser
③Substrate at Thermal Management Structure
Ang mga emitter ay lumaki sa isang monolitikong semiconductor substrate (karaniwang GaAs). Para sa mahusay na pag-alis ng init, ang laser bar ay ibinebenta sa mga submount na may mataas na conductivity gaya ng tanso, W-Cu alloy, o CVD na brilyante, at ipinares sa mga heat sink at mga aktibong sistema ng paglamig.
④Emission Surface at Collimation System
Dahil sa malaking pagkakaiba ng mga anggulo ng mga ibinubuga na beam, ang mga laser bar ay karaniwang nilagyan ng micro-lens arrays (FAC/SAC) para sa collimation at beam shaping. Para sa ilang partikular na aplikasyon, karagdagang optika—tulad ng mga cylindrical lens o prisms—ay ginagamit upang kontrolin ang malayong field divergence at kalidad ng beam.
3. Mga Pangunahing Salik sa Structural na Nakakaimpluwensya sa Pagganap
Ang istraktura ng isang laser bar ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagtukoy ng katatagan, kahusayan, at buhay ng serbisyo nito. Ang ilang mga pangunahing aspeto ay kinabibilangan ng:
①Disenyo ng Thermal Management
Nagtatampok ang mga laser bar ng high power density at concentrated heat. Ang mababang thermal resistance ay mahalaga, na nakakamit sa pamamagitan ng AuSn soldering o indium bonding, na sinamahan ng microchannel cooling para sa pare-parehong pag-aalis ng init.
②Beam Shaping at Alignment
Madalas na dumaranas ng hindi magandang pagkakaugnay ang maramihang mga emitter at hindi pagkakapantay-pantay ng wavefront. Ang katumpakan na disenyo at pagkakahanay ng lens ay kritikal para sa pagpapabuti ng kalidad ng far-field beam.
③Pagkontrol sa Stress at Pagiging Maaasahan
Ang mga hindi pagkakatugma ng materyal sa thermal expansion coefficient ay maaaring humantong sa warping o microcracks. Ang packaging ay dapat na idinisenyo upang ipamahagi ang mekanikal na stress nang pantay-pantay at makatiis sa thermal cycling nang walang degradasyon.
4. Mga Trend sa Hinaharap sa Laser Bar Design
Habang lumalaki ang pangangailangan para sa mas mataas na kapangyarihan, mas maliit na sukat, at higit na pagiging maaasahan, patuloy na umuunlad ang mga istruktura ng laser bar. Ang mga pangunahing direksyon sa pag-unlad ay kinabibilangan ng:
①Pagpapalawak ng wavelength: Pagpapalawak sa 1.5μm at mid-infrared na banda
②Miniaturization: Pagpapagana ng paggamit sa mga compact na device at lubos na pinagsama-samang mga module
③Smart Packaging: Pinagsasama ang mga sensor ng temperatura at mga system ng feedback sa status
④High-Density Stacking: Layered arrays para makamit ang kilowatt-level na output sa isang compact footprint
5. Konklusyon
Bilang ang“puso”ng mga high-power laser system, ang istrukturang disenyo ng mga laser bar ay direktang nakakaimpluwensya sa optical, electrical, at thermal performance ng pangkalahatang system. Ang pagsasama-sama ng dose-dosenang mga emitter sa isang istraktura na milimetro lamang ang lapad ay hindi lamang nagpapakita ng mga advanced na materyal at mga diskarte sa paggawa, ngunit kumakatawan din sa mataas na antas ng pagsasama sa ngayon.'industriya ng photonics.
Sa hinaharap, habang ang pangangailangan para sa mahusay, maaasahang mga pinagmumulan ng laser ay patuloy na tumataas, ang mga inobasyon sa istraktura ng laser bar ay mananatiling isang pangunahing driver sa pagsulong ng industriya ng laser sa mga bagong taas.
Kung ikaw'naghahanap ng ekspertong suporta sa laser bar packaging, thermal management, o pagpili ng produkto, huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin. Kami'narito upang magbigay ng mga pinasadyang solusyon upang tumugma sa iyong mga partikular na pangangailangan sa aplikasyon.
Oras ng post: Hul-02-2025