Sa larangan ng mga high-power laser, ang mga laser bar ay kailangang-kailangan na mga pangunahing bahagi. Hindi lamang sila nagsisilbing pangunahing yunit ng output ng enerhiya, kundi kinakatawan din nila ang katumpakan at integrasyon ng modernong optoelectronic engineering.—kaya naman sila ang binansagang: ang "makina" ng mga sistema ng laser. Ngunit ano nga ba ang istruktura ng isang laser bar, at paano ito naghahatid ng sampu o kahit daan-daang watts ng output mula lamang sa ilang milimetro ang laki? Sinusuri ng artikulong ito ang panloob na arkitektura at mga sikreto sa inhinyeriya sa likod ng mga laser bar.
1. Ano ang Laser Bar?
Ang laser bar ay isang high-power emitting device na binubuo ng maraming laser diode chips na nakaayos sa isang substrate. Bagama't ang prinsipyo ng paggana nito ay katulad ng sa isang semiconductor laser, ang laser bar ay gumagamit ng multi-emitter layout upang makamit ang mas mataas na optical power at mas compact na form factor.
Ang mga laser bar ay malawakang ginagamit sa mga sektor ng industriyal, medikal, siyentipiko, at depensa, alinman bilang direktang pinagmumulan ng laser o bilang mga pinagmumulan ng bomba para sa mga fiber laser at solid-state laser.
2. Istruktural na Komposisyon ng isang Laser Bar
Ang panloob na istruktura ng isang laser bar ay direktang tumutukoy sa pagganap nito. Pangunahin itong binubuo ng mga sumusunod na pangunahing bahagi:
①Mga Emitter Array
Karaniwang binubuo ng 10 hanggang 100 emitter (mga lukab ng laser) na nakaayos nang magkakatabi. Ang bawat emitter ay may humigit-kumulang 50–150μm ang lapad at gumaganap bilang isang independiyenteng rehiyon ng gain, na nagtatampok ng PN junction, resonant cavity, at istrukturang waveguide upang makabuo at maglabas ng liwanag ng laser. Bagama't ang lahat ng emitter ay nagbabahagi ng parehong substrate, ang mga ito ay karaniwang pinapagana ng kuryente nang parallel o sa pamamagitan ng mga zone.
②Istruktura ng Patong ng Semikonduktor
Sa puso ng laser bar ay isang tumpok ng mga patong ng semiconductor, kabilang ang:
- Mga patong na epitaxial na uri-P at uri-N (na bumubuo sa PN junction)
- Aktibong patong (hal., istruktura ng quantum well), na lumilikha ng stimulated emission
- Patong ng Waveguide, tinitiyak ang kontrol sa mode sa mga direksyong lateral at patayo
- Mga Bragg reflector o HR/AR coatings, na nagpapahusay sa directional output ng laser
③Istruktura ng Pamamahala ng Substrate at Thermal
Ang mga emitter ay pinalalaki sa isang monolithic semiconductor substrate (karaniwang GaAs). Para sa mahusay na pagpapakalat ng init, ang laser bar ay ibinebenta sa mga high-conductivity submount tulad ng tanso, W-Cu alloy, o CVD diamond, at ipinapares sa mga heat sink at active cooling system.
④Sistema ng Emisyon sa Ibabaw at Kolimasyon
Dahil sa malalaking anggulo ng divergence ng mga inilalabas na sinag, ang mga laser bar ay karaniwang nilagyan ng mga micro-lens array (FAC/SAC) para sa collimation at beam shaping. Para sa ilang partikular na aplikasyon, ang mga karagdagang optika—tulad ng mga silindrong lente o prisma—ay ginagamit upang kontrolin ang far-field divergence at kalidad ng beam.
3. Mga Pangunahing Salik sa Istruktura na Nakakaimpluwensya sa Pagganap
Ang istruktura ng isang laser bar ay may mahalagang papel sa pagtukoy ng katatagan, kahusayan, at tagal ng serbisyo nito. Kabilang sa ilang mahahalagang aspeto ang:
①Disenyo ng Pamamahala ng Thermal
Ang mga laser bar ay may mataas na densidad ng kuryente at purong init. Mahalaga ang mababang thermal resistance, na nakakamit sa pamamagitan ng AuSn soldering o indium bonding, na sinamahan ng microchannel cooling para sa pantay na pagpapakalat ng init.
②Paghubog at Pag-align ng Beam
Ang maraming emitter ay kadalasang dumaranas ng mahinang coherence at wavefront misalignment. Ang disenyo at pagkakahanay ng precision lens ay mahalaga para sa pagpapabuti ng kalidad ng far-field beam.
③Pagkontrol at Pagiging Maaasahan ng Stress
Ang mga hindi pagtutugma ng materyal sa mga koepisyent ng thermal expansion ay maaaring humantong sa pagbaluktot o mga microcrack. Ang packaging ay dapat idinisenyo upang ipamahagi nang pantay ang mechanical stress at makatiis sa thermal cycling nang walang pagkasira.
4. Mga Hinaharap na Uso sa Disenyo ng Laser Bar
Habang lumalaki ang pangangailangan para sa mas mataas na lakas, mas maliit na sukat, at mas mataas na pagiging maaasahan, patuloy na umuunlad ang mga istruktura ng laser bar. Kabilang sa mga pangunahing direksyon sa pag-unlad ang:
①Pagpapalawak ng Haba ng Daloy: Umaabot sa 1.5μm at mid-infrared bands
②Pagliit: Pagpapagana ng paggamit sa mga compact na device at lubos na pinagsamang mga module
③Smart Packaging: Pagsasama ng mga sensor ng temperatura at mga sistema ng feedback ng katayuan
④High-Density Stacking: Mga layered array upang makamit ang output na nasa antas ng kilowatt sa isang maliit na footprint
5. Konklusyon
Bilang ang"puso""sa mga high-power laser system, ang estruktural na disenyo ng mga laser bar ay direktang nakakaimpluwensya sa optical, electrical, at thermal performance ng pangkalahatang sistema. Ang pagsasama ng dose-dosenang mga emitter sa isang istruktura na ilang milimetro lamang ang lapad ay hindi lamang nagpapakita ng mga advanced na materyales at mga pamamaraan sa paggawa, kundi kumakatawan din sa mataas na antas ng integrasyon sa kasalukuyan.'industriya ng photonics.
Sa hinaharap, habang patuloy na tumataas ang pangangailangan para sa mahusay at maaasahang mga pinagmumulan ng laser, ang mga inobasyon sa istruktura ng laser bar ay mananatiling isang mahalagang tagapagtulak sa pagsulong ng industriya ng laser sa mga bagong taas.
Kung ikaw'Kung naghahanap ka ng ekspertong suporta sa laser bar packaging, thermal management, o pagpili ng produkto, huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin.'narito upang magbigay ng mga pinasadyang solusyon na tumutugma sa iyong mga partikular na pangangailangan sa aplikasyon.
Oras ng pag-post: Hulyo-02-2025