Einzelemitter-Dioden dienen als unabhängige, individuelle Pumpelemente für eine Laserquelle. IPG-Faserlaser verwenden eine verteilte Einzelemitter-Pumparchitektur, die frei von den Nachteilen des Barrenpumpens ist. Anders als bei Barren beeinträchtigt der Ausfall einer beliebigen Anzahl von Einzelemitter-Dioden nicht die Leistung und Zuverlässigkeit der übrigen Dioden. Dieses skalierbare, modulare Design ermöglicht es IPG, Laser zu bauen, die praktisch wartungsfrei sind und über eine beliebige Anzahl von redundanten Diodenpumpen verfügen, um eine kontinuierliche, zuverlässige Laserleistung über die längste Lebensdauer in der Branche zu gewährleisten. Durch die Hinzufügung weiterer Dioden wird auch die Energieeffizienz erheblich gesteigert, da jede einzelne Diode weniger beansprucht wird. Die außergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit und Effizienz der IPG-Einzelemitter-Diodenpumpentechnologie hat sich in unseren Labors bewährt und wird durch die berühmte Zuverlässigkeit der IPG-Laser in der Praxis bestätigt.
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Einzelemitter-Dioden
Was ist eine Laserdiode?
Laserdioden sind Halbleiterbauelemente, die Elektrizität nutzen, um Laserlicht zu emittieren. Laserdioden sind bemerkenswert energieeffizient und zuverlässig, können aber nur bis zu einigen hundert Watt Ausgangsleistung emittieren. Daher sind die meisten industriellen Halbleiter-, Dioden- und Faserlaser auf mehrere Dioden angewiesen, welche das Laserlicht, vor der Verwendung von Optik, durch einen Pumpkoppler "pumpen" um einen kontrollierten Strahl als Endresultat zu emittiert.
Die Art und Weise, wie diese Laserdioden gekoppelt und gepumpt werden, hat einen dramatischen Einfluss auf die Zuverlässigkeit und Effizienz des fertigen Lasers. Dank einer einzigartigen Diodentechnologieplattform erreichen IPG-Faserlaser höhere Ausgangsleistungen und eine bessere Strahlqualität als alternative Faserlaser.
Was sind Einzelemitter-Dioden?
Es gibt verschiedene Methoden zur Kombination von Laserdiodenleistung, die von industriellen Laserherstellern eingesetzt werden. Eine gängige Methode besteht darin, mehrere Emitter auf einem großflächigen Chip zu kombinieren, der als Barren, Barrenstapel oder monolithische Laserdiodenanordnung bekannt ist, wobei die Anzahl der Diodenemitter auf einem einzelnen Barren zwischen etwa 10 und 100 variiert. Obwohl die genauen Details je nach Ansatz variieren, zwingt die Barrenarchitektur jede Diode dazu, eine gemeinsame Stromquelle und ein Wärmemanagementsystem zu nutzen. Durch thermisches und elektrisches Übersprechen wird die Lebensdauer der Barren stark begrenzt und ihre Leistung stark eingeschränkt - die Lebensdauer eines Barrens oder Barrenstapels wird im Allgemeinen durch seinen schwächsten Emitter oder ein unzuverlässiges Mikrokanal-Wasserkühlsystem begrenzt.
IPG-Dioden bieten überlegene Leistung
Individuelle Emitter-Ausgangsleistung
Wirkungsgrad der Kupplung
Kontinuierliche Welle MTBF
Quasi-kontinuierliche Welle MTBF
Energieeffizienz (in Fasern)
Diodenbarren
Individuelle Emitter-Ausgangsleistung1 bis 2 W
Kupplungswirkungsgrad50 bis 75%
Kontinuierliche Welle MTBF5.000 bis 10.000 Stunden
Quasi-kontinuierliche Welle MTBF2.000 bis 5.000 Stunden
Energieeffizienz (in Fasern)25 bis 35%
IPG Einzelemitter-Pumpe
6 bis 10+ W
Kupplungswirkungsgrad90 bis 95%
Kontinuierliche Welle MTBF>200.000 Stunden
Quasi-kontinuierliche Welle MTBF>200.000 Stunden
Energieeffizienz (in Fasern)50 bis 60%
IPG-Dioden versorgen die effizientesten Laser der Welt
Der Einsatz für innovative Diodenarchitekturen und strenge Qualitätsanforderungen ermöglicht die Entwicklung der energieeffizientesten Laser, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind. Erfahren Sie mehr über die Technologie hinter den hocheffizienten Faserlasern von IPG.
Mehr erfahrenHerstellung von IPG-Dioden
IPG ist einer der größten Diodenhersteller der Welt - viele Megawatt Diodenleistung verlassen jährlich IPGs Produktionseinrichtungen. IPG-Dioden werden mit bewährten Technologien und Verfahren für die Telekommunikation hergestellt, und jeder Wafer wird nach strengen Standards qualifiziert. Das Beharren auf die Verwendung von Dioden höchster Qualität ist ein entscheidender Faktor, um sicherzustellen, dass die Faserlaser von IPG die längste Lebensdauer und die höchste Energieeffizienz auf dem Markt bieten. Die Herstellung von Einzelemitter-Dioden umfasst eine Reihe komplizierter Schritte, um das endgültige Halbleiterbauelement zu schaffen.
(1) Waferwachstum (2) Photolithographie & Ätzen (3) Metallisierung (4) Formtrennung (5) Kleben & Verpacken (6) Testen & Charakterisieren (7) Integration & Endmontage
1. Waferwachstum: Bei der Molekularstrahlepitaxie (MBE) werden die Wafer in die Prozesskammer geladen, wo mehrere Schichten oder Ablagerungen auf dem Wafer abgeschieden werden. In einem iterativen Prozess werden p-Typ- und n-Typ-Materialien abgeschieden, um den p-n-Übergang zu erzeugen. Wenn ein elektrischer Strom fließt, kann an diesem Übergang ein Laserzustand auftreten.
2. Fotolithografie und Ätzen: Die Fotolithografie ist ein Verfahren zur Erstellung von Mustern auf dem Wafer, um verschiedene Bereiche des Wafers zu definieren. Ein Fotolack wird aufgetragen und dann durch eine Maske belichtet, um präzise Muster zu erzeugen. Mit einem Ätzverfahren werden dann die unerwünschten Halbleitermaterialien auf der Grundlage der festgelegten Muster entfernt. Die MBE- und Fotolithografieschritte sind ein iterativer Prozess, der zum Aufbau mehrerer Schichten und zur Definition der einzelnen Die auf dem Wafersubstrat verwendet werden kann.
3. Metallisierung: Der Wafer wird mit Metallkontakten versehen, um eine elektrische Verbindung zu den p-Typ- und n-Typ-Bereichen zu ermöglichen, welche bei Anlegen einer Spannung ein Laserlicht erzeugen.
4. Formtrennung: Bei diesem Verfahren wird der Wafer vor der Verpackung in einzelne Die zerlegt.
5. Verklebung und Verpackung: Die einzelnen Dies werden dann in ein Diodenpumpenmodul verpackt, welches eine Vielzahl von Die zusammen mit den zugehörigen optischen Elementen enthalten kann, um den Ausgang in eine Faser zu leiten. Die Verpackung ist versiegelt, um die Diodenbaugruppe vor Umwelteinflüssen wie Staub und anderen Verunreinigungen zu schützen.
6. Prüfung und Charakterisierung: Um sicherzustellen, dass das Modul die hohen Qualitäts- und Leistungsmerkmale erfüllt, werden strenge Einbrenn- und Testverfahren durchgeführt.
7. Integration und Endmontage: Diese Pumpdioden werden dann mit zusätzlichen Komponenten, wie einer aktiven Faser und Steuerelektronik, zu einer vollständigen Laserquelle zusammengebaut. Die Leistung lässt sich mithilfe von Faserkombinationstechniken leicht skalieren, so dass mehrere Pumpdioden gemeinsam in der Laserquelle arbeiten können. Durch die Schaffung getrennter Gruppen von Pumpdioden und fortschrittlicher Faserdesigns sind fortschrittliche Technologien wie Adjustable Mode Beam möglich.
