Jednoemitorové diody slouží jako nezávislé, samostatné čerpací prvky laserového zdroje. Vláknové lasery IPG využívají distribuovanou architekturu čerpání s jedním emitorem, která nemá nevýhody tyčového čerpání. Na rozdíl od tyčového čerpání nemá porucha libovolného počtu jednoemitorových diod vliv na výkon a spolehlivost zbývajících diod. Tato škálovatelná modulární konstrukce umožňuje společnosti IPG vyrábět lasery, které nevyžadují prakticky žádnou údržbu a mohou mít libovolný počet redundantních diodových čerpadel, což zajišťuje nepřetržitý spolehlivý výkon laseru po nejdelší dobu životnosti v oboru. Přidání většího počtu diod také výrazně zvyšuje energetickou účinnost, protože každá jednotlivá dioda může být provozována v optimu své výkonoví charakteristiky. Výjimečně vysoká spolehlivost a účinnost technologie jednoemitorových diodových čerpadel IPG je ověřena v našich laboratořích a podložena proslulou spolehlivostí laserů IPG v terénu.
- Domů
- Jednoemitorové diody
Jednoemitorové diody
Co je laserová dioda?
Laserové diody jsou polovodičová zařízení, která transformují elektrických proud do světla formou vyzařování laserového svazku. Laserové diody jsou mimořádně energeticky účinné a spolehlivé. Umí generovat výstupní výkon do několika set wattů a proto většina průmyslových polovodičových, diodových a vláknových laserů spoléhá vždy na několik diod, které "čerpají" laserové světlo.
Architektura spojení těchto laserových diod a mechanismus buzení aktivního prostředí vlákna má zásadní vliv na spolehlivost a účinnost výsledného laseru. Jedinečná technologická platforma diod umožňuje vláknovým laserům IPG dosahovat vyšších výstupních výkonů a lepší kvality svazku než je tomu u alternativních vláknových laserů.
Co jsou to jednoemitorové diody?
Výrobci průmyslových laserů používají různé metody kombinace výkonových laserových diod. Běžnou metodou je kombinace několika zářičů podél velkoplošného čipu, známého jako tyč, bar stack, nebo monolitické pole laserových diod, přičemž počet diodových zářičů na jedné tyči se pohybuje přibližně od 10 do 100. Ačkoli se přesné detaily liší podle přístupu, architektura tyče znamená, že každá dioda musí sdílet společný zdroj elektrického proudu a systém tepelného řízení. Tepelné a elektrické "přeslechy" značně omezují životnost tyčí s diodami a nesou v sobě výkonová omezení - životnost tyče je obvykle omezena nejslabším emitterem nebo selhávajícím systémem mikrokanálkového vodního chlazení. Všechny tyto nevýhody eliminují jednoemitorové laserové výkonové diody od IPG.
Diody IPG nabízejí vynikající výkon
Výkonnost jednotlivých emitorů záření
Účinnost navázání
Nepřetržitá vlna, MTBF
Kvazi-kontinuální vlna, MTBF
Energetická účinnost (ve vláknech)
Tyčové diody
Výstupní výkon jednotlivých emitorů 1 až 2W
Účinnost navázání50 až 75%
Kontinuální vlna, MTBF 5000 až 10 000 hodin
Kvazi-kontinuální vlna, MTBF 2000 až 5 000 hodin
Energetická účinnost (ve vláknech)25 až 35 %
IPG čerpání s jednoemitorovými diodami
Výstupní výkon jednotlivých emitorů 6 až 10+W
Účinnost navázání 90 až 95 %
Nepřetržitá vlna, MTBF> 200 000 hodin
Kvazikontinuální vlna, MTBF> 200 000 hodin
Energetická účinnost (ve vláknech) 50 až 60%
Diody IPG zajišťují chod nejúčinějších laserů na světě
Oddanost inovativní architektuře diod společně s přísnými kriterii na kvalitu umožňuje vytvářet energeticky nejúčinnější lasery na současném trhu. Přečtěte si více o technologii vysoce účinných vláknových laserů IPG.
Dozvědět se víceVýroba IPG diod
Společnost IPG je jedním z největších výrobců diod na světě - ročně z jejích výrobních zařízení vyjede mnoho megawattů jmenovitého výkonu v diodách. Diody IPG jsou vyráběny pomocí technologií a postupů osvědčených v telekomunikacích a každý wafer je posuzován dle přísných norem. Důraz na používání pouze těch nejkvalitnějších diod je rozhodujícím faktorem pro zajištění toho, aby vláknové lasery IPG nabízely nejdelší životnost a nejvyšší energetickou účinnost na trhu. Výroba jednoemitorových diod zahrnuje celou řadu složitých kroků k vytvoření konečného polovodičového zařízení.
(1 ) růst waferu ( 2 ) fotolitografie a leptání (3 ) metalizace (4 ) separace matrice (5 ) bonding & packaging (6 ) testování a charakterizace (7 ) integrace a konečná montáž
1. Růst waferů: Při epitaxi molekulárním svazkem (MBE) se wafery vloží do procesní komory, kde se na ně nanese několik vrstev depozitů. Iterativním procesem se nanášejí materiály p-typu a n-typu, aby se vytvořil p-n přechod. Při působení elektrického proudu může na tomto přechodu dojít k efektu zvaném lasing, tedy generování laserového světla.
2. Fotolitografie a leptání: Fotolitografie je proces používaný k vytvoření vzorů na waferu, které vymezují různé oblasti sázky. Nanese se fotorezist a poté se exponuje přes masku, aby se vytvořily přesné vzory. K odstranění nežádoucích polovodičových materiálů na základě definovaných vzorů se pak používá proces leptání. Kroky MBE a fotolitografie jsou iterativním procesem, který lze použít k vytvoření více vrstev a definování jednotlivých matric na substrátu waferu.
3. Metalizace: Na wafer jsou přidány kovové kontakty, které umožňují elektrické napojení oblastí typu p a n, což při přiložení napětí způsobí lasing efekt v oblasti p-n přechodu.
4. Dělení matrice: Tento proces zahrnuje rozřezání waferů na jednotlivé destičky před balením.
5. Lepení a balení: Jednotlivé prvky jsou pak zabaleny do modulu diodové pumpy, který může obsahovat více prvků spolu s přidruženými optickými komponenty pro směrování výstupu do vlákna. Balení je utěsněno, aby byla sestava chráněna před vlivy prostředí, jako je prach a jiné nečistoty.
6. Testování a charakterizace: Provádí se důkladné zahoření a testování, aby se zajistilo, že modul splňuje přísné kvalitativní a výkonnostní charakteristiky.
7. Integrace a konečná montáž: Tyto čerpací diody se pak sestaví s dalšími součástmi, jako je aktivní vlákno a řídicí elektronika, a vytvoří se tak kompletní laserový zdroj. Výkon lze snadno měnit pomocí kombinování vláken, čímž může v laserovém zdroji pracovat více čerpacích diod. Díky odděleným skupinám čerpacích diod a pokročilé konstrukcí vláken je možné vytvořit technologie, jako je AMB.
