Os diodos de emissor único servem como elementos de bombeamento individuais e independentes para uma fonte de laser. Os lasers de fibra IPG usam uma arquitetura de bomba distribuída de emissor único que não apresenta as desvantagens do bombeamento em barra. Ao contrário do que ocorre com as barras, a falha de qualquer número de diodos emissores únicos não afeta o desempenho e a confiabilidade dos diodos restantes. Esse design modular e escalonável permite que a IPG crie lasers que exijam praticamente nenhuma manutenção e tenham qualquer número de bombas de diodo redundantes para garantir o desempenho contínuo e confiável do laser durante as mais longas vidas úteis do setor. A adição de mais diodos também aumenta muito a eficiência energética, pois exige menos de cada diodo individual. A confiabilidade e a eficiência excepcionalmente altas da tecnologia de bomba de diodo de emissor único do IPG são comprovadas em nossos laboratórios e substanciadas pela famosa confiabilidade de campo dos lasers IPG.
- Início
- Diodos de emissor único
Diodos de emissor único
O que é um diodo laser?
Os diodos de laser são dispositivos semicondutores que usam eletricidade para emitir luz laser. Os diodos a laser são extremamente eficientes em termos de energia e confiáveis, mas só são capazes de emitir até algumas centenas de Watts de potência de saída. Como resultado, a maioria dos lasers industriais de semicondutor, diodo e fibra depende de vários diodos para "bombear" a luz laser por meio de um acoplador de bomba antes de usar a óptica para emitir um feixe controlado como saída final.
A arquitetura de como esses diodos de laser são acoplados e bombeados tem um efeito dramático sobre a confiabilidade e a eficiência do laser final. Uma plataforma de tecnologia de diodo exclusiva permite que os lasers de fibra IPG alcancem potências de saída mais altas e qualidade de feixe superior aos lasers de fibra alternativos.
O que são diodos de emissor único?
Há vários métodos de combinação de potência de diodo de laser empregados pelos fabricantes de laser industrial. Um método comum é combinar vários emissores em um chip de grande área conhecido como barra, pilha de barras ou matriz monolítica de diodos a laser, com o número de emissores de diodos em uma única barra variando de aproximadamente 10 a 100. Embora os detalhes precisos variem de acordo com a abordagem, a arquitetura da barra força cada diodo a compartilhar uma fonte de corrente elétrica e um sistema de gerenciamento térmico comuns. A interferência térmica e elétrica limita muito a vida útil das barras e impõe sérias restrições ao seu desempenho - a vida útil de uma barra ou de uma pilha de barras geralmente é limitada pelo emissor mais fraco ou por um sistema de resfriamento de água de microcanal não confiável.
Diodos IPG oferecem desempenho superior
Potência de saída do emissor individual
Eficiência do acoplamento
Onda contínua MTBF
MTBF de onda quase contínua
Eficiência energética (em fibra)
Diodos de barra
Potência de saída do emissor individual1a 2 W
Eficiência do acoplamento50a 75%
MTBF de onda contínua5.000 a 10.000 horas
Onda quase contínua MTBF2.000 a 5.000 horas
Eficiência energética (em fibra)25 a 35%
Bomba de emissor único IPG
Potência de saída do emissor individual6a 10+ W
Eficiência do acoplamento90a 95%
MTBF de onda contínua >200.000 horas
Onda quase contínua MTBF>200.000 horas
Eficiência energética (em fibra)50 a 60%
Diodos IPG alimentam os lasers mais eficientes do mundo
A dedicação a arquiteturas de diodo inovadoras e a rigorosos requisitos de qualidade permite a criação dos lasers com maior eficiência energética do mercado atual. Saiba mais sobre a tecnologia por trás dos lasers de fibra de alta eficiência da IPG.
Saiba maisFabricação de diodos IPG
A IPG é um dos maiores fabricantes de diodos do mundo - muitos megawatts de potência nominal de diodos saem das instalações da IPG anualmente. Os diodos da IPG são fabricados com tecnologia e processos comprovados em telecomunicações e cada wafer é qualificado de acordo com padrões rigorosos. A insistência em usar somente diodos da mais alta qualidade é uma parte essencial para garantir que os lasers de fibra da IPG ofereçam a mais longa vida útil e a mais alta eficiência energética do mercado. A fabricação de diodos de emissor único envolve várias etapas complexas para criar o dispositivo semicondutor final.
(1) crescimento do wafer (2) fotolitografia e gravação (3) metalização (4) separação de matrizes (5) ligação e embalagem (6) teste e caracterização (7) integração e montagem final
1. Crescimento do wafer: Usando a epitaxia de feixe molecular (MBE), os wafers são carregados na câmara de processo, onde várias camadas ou deposições são depositadas no wafer. Um processo iterativo é usado para depositar materiais do tipo p e do tipo n para criar a junção p-n. Quando acionada por uma corrente elétrica, pode ocorrer uma condição de lasing nessa junção.
2. Fotolitografia e gravação: a fotolitografia é um processo usado para definir padrões no wafer para definir diferentes regiões do wafer. Um fotorresiste é aplicado e, em seguida, exposto por meio de uma máscara para criar padrões precisos. Em seguida, um processo de gravação é usado para remover os materiais semicondutores indesejados com base nos padrões definidos. As etapas de MBE e fotolitografia são um processo iterativo que pode ser usado para construir várias camadas e definir a matriz individual no substrato do wafer.
3. Metalização: Contatos metálicos são adicionados ao wafer para permitir a conexão elétrica com as regiões do tipo p e do tipo n, o que incluirá o lasing quando a tensão for aplicada.
4. Separação de matrizes: Esse processo envolve o corte do wafer em matrizes individuais antes da embalagem.
5. Ligação e empacotamento: As matrizes individuais são então embaladas em um módulo de bomba de diodo que pode incluir uma pluralidade de matrizes juntamente com elementos ópticos associados para direcionar a saída para uma fibra. A embalagem é selada para proteger o conjunto de diodos de fatores ambientais, como poeira e outros contaminantes.
6. Testes e caracterização: São realizados testes rigorosos de burn-in e testes para garantir que o módulo atenda às rigorosas características de qualidade e desempenho.
7. Integração e montagem final: Esses diodos de bomba são então montados com componentes adicionais, como uma fibra ativa e componentes eletrônicos de controle, para criar uma fonte de laser completa. A potência é facilmente dimensionada usando técnicas de combinação de fibra para permitir que vários diodos de bomba operem juntos dentro da fonte de laser. Com a criação de grupos segregados de diodos de bomba e projetos avançados de fibra, são possíveis tecnologias avançadas como o feixe de modo ajustável.
