Los diodos de emisor único sirven como elementos de bombeo independientes e individuales para una fuente láser. Los láseres de fibra IPG utilizan una arquitectura de bombeo de emisor único distribuido que no presenta los inconvenientes del bombeo por barras. A diferencia de lo que ocurre con las barras, el fallo de cualquier número de diodos monoemisores no afecta al rendimiento ni a la fiabilidad de los diodos restantes. Este diseño escalable y modular permite a IPG fabricar láseres que prácticamente no requieren mantenimiento y disponen de cualquier número de bombas de diodos redundantes para garantizar un rendimiento láser fiable y continuo durante las vidas útiles más largas del sector. La adición de más diodos también aumenta en gran medida la eficiencia energética al requerir menos de cada diodo individual. La fiabilidad y eficacia excepcionalmente elevadas de la tecnología de bomba de diodo de emisor único de IPG se ha demostrado en nuestros laboratorios y está corroborada por la famosa fiabilidad sobre el terreno de los láseres IPG.
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Diodos de un solo emisor
¿Qué es un diodo láser?
Los diodos láser son dispositivos semiconductores que utilizan electricidad para emitir luz láser. Los diodos láser son energéticamente eficientes y fiables, pero sólo son capaces de emitir hasta unos cientos de vatios de potencia de salida. Por ello, la mayoría de los láseres industriales de semiconductor, diodo y fibra dependen de múltiples diodos para "bombear" la luz láser a través de un acoplador de bombeo antes de utilizar la óptica para emitir un haz controlado como salida final.
La arquitectura de acoplamiento y bombeo de estos diodos láser influye enormemente en la fiabilidad y eficacia del láser final. Una plataforma tecnológica de diodos única permite a los láseres de fibra IPG alcanzar potencias de salida más elevadas y una calidad de haz superior a la de los láseres de fibra alternativos.
¿Qué son los diodos de un solo emisor?
Los fabricantes de láseres industriales emplean varios métodos para combinar la potencia de los diodos láser. Un método común consiste en combinar múltiples emisores a lo largo de un chip de gran superficie conocido como barra, pila de barras o matriz monolítica de diodos láser, con un número de emisores de diodos en una sola barra que varía entre 10 y 100 aproximadamente. Aunque los detalles precisos varían según el enfoque, la arquitectura de barra obliga a cada diodo a compartir una fuente de corriente eléctrica y un sistema de gestión térmica comunes. La diafonía térmica y eléctrica limita enormemente la vida útil de las barras e impone severas restricciones a su rendimiento: la vida útil de una barra o pila de barras suele estar limitada por su emisor más débil o por un sistema de refrigeración por agua de microcanales poco fiable.
Los diodos IPG ofrecen un rendimiento superior
Potencia de salida del emisor individual
Eficacia de acoplamiento
Onda continua MTBF
MTBF de onda cuasi continua
Eficiencia energética (en fibra)
Diodos de barra
Potencia de salida del emisor individual 1 a 2 W
Eficacia de acoplamiento 50 a 75%
MTBF de onda continua5.000 a 10.000 horas
MTBF de onda casi continua 2.000 a 5.000 horas
Eficiencia energética (en fibra)25-35
Bomba de un solo emisor IPG
Potencia de salida del emisor individual6 a 10+ W
Eficacia de acoplamiento90 a 95%
MTBF de onda continua>200.000 horas
Onda cuasi continua MTBF >200.000 horas
Eficiencia energética (en fibra)50-60
Los diodos IPG alimentan los láseres más eficientes del mundo
La dedicación a las arquitecturas de diodos innovadoras y los rigurosos requisitos de calidad permiten crear los láseres de mayor eficiencia energética del mercado actual. Obtenga más información sobre la tecnología que hay detrás de los láseres de fibra de alta eficiencia de IPG.
Más InformaciónFabricación de diodos IPG
IPG es uno de los mayores fabricantes de diodos del mundo: de sus instalaciones salen anualmente muchos megavatios de potencia nominal de diodos. Los diodos de IPG se fabrican con tecnología y procesos probados en el sector de las telecomunicaciones, y cada oblea se somete a rigurosas normas de calidad. La insistencia en utilizar únicamente diodos de la más alta calidad es un factor crítico para garantizar que los láseres de fibra de IPG ofrezcan la mayor vida útil y la mayor eficiencia energética del mercado. La fabricación de diodos de emisor único implica una serie de intrincados pasos para crear el dispositivo semiconductor final.
(1) crecimiento de obleas (2) fotolitografía y grabado (3) metalización (4) separación de troqueles (5) unión y embalaje (6) pruebas y caracterización (7) integración y montaje final
1. Crecimiento de obleas: Mediante epitaxia de haz molecular (MBE), las obleas se cargan en la cámara de proceso donde se depositan múltiples capas o deposiciones sobre la oblea. Se utiliza un proceso iterativo para depositar materiales de tipo p y tipo n para crear la unión p-n. Cuando se aplica una corriente eléctrica, puede producirse una condición de láser en esta unión.
2. Fotolitografía y grabado: La fotolitografía es un proceso utilizado para definir patrones en la oblea para definir diferentes regiones de la apuesta. Se aplica un material fotorresistente y se expone a través de una máscara para crear patrones precisos. A continuación, se utiliza un proceso de grabado para eliminar los materiales semiconductores no deseados basándose en los patrones definidos. Los pasos de MBE y fotolitografía son un proceso iterativo que puede utilizarse para crear múltiples capas y definir el troquel individual en el sustrato de la oblea.
3. Metalización: Se añaden contactos metálicos a la oblea para permitir la conexión eléctrica con las regiones de tipo p y tipo n, lo que incluirá el láser cuando se aplique tensión.
4. Separación de troqueles: Este proceso consiste en cortar la oblea en troqueles individuales antes del envasado.
5. Unión y empaquetado: Los troqueles individuales se empaquetan en un módulo de bomba de diodos que puede incluir una pluralidad de troqueles junto con elementos ópticos asociados para dirigir la salida a una fibra. El paquete se sella para proteger el conjunto de diodos de factores ambientales como el polvo y otros contaminantes.
6. Pruebas y caracterización: Se realizan rigurosas pruebas y ensayos de rodaje para garantizar que el módulo cumple estrictas características de calidad y rendimiento.
7. Integración y montaje final: Estos diodos de bombeo se ensamblan con componentes adicionales, como una fibra activa y electrónica de control, para crear una fuente láser completa. La potencia se escala fácilmente utilizando técnicas de combinación de fibras para permitir que varios diodos de bombeo funcionen juntos dentro de la fuente láser. Mediante la creación de grupos separados de diodos de bombeo y diseños avanzados de fibra, es posible utilizar tecnologías avanzadas como el haz de modo ajustable.
