Les diodes à émetteur unique servent d'éléments de pompage indépendants et individuels pour une source laser. Les lasers à fibre IPG utilisent une architecture de pompe distribuée à émetteur unique qui ne présente pas les inconvénients du pompage à barres. Contrairement aux barres, la défaillance d'un nombre quelconque de diodes à émetteur unique n'affecte pas les performances et la fiabilité des diodes restantes. Cette conception modulaire et évolutive permet à IPG de construire des lasers qui ne nécessitent pratiquement aucune maintenance et qui disposent d'un nombre quelconque de pompes à diodes redondantes afin de garantir des performances laser fiables et continues pendant les durées de vie les plus longues de l'industrie. L'ajout d'un plus grand nombre de diodes augmente aussi considérablement l'efficacité énergétique en exigeant moins de chaque diode. La fiabilité et l'efficacité exceptionnellement élevées de la technologie de pompe à diode à émetteur unique d'IPG ont été prouvées dans nos laboratoires et sont étayées par la célèbre fiabilité des lasers IPG sur le terrain.
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Diodes à simple émetteur
Qu'est-ce qu'une diode laser ?
Les diodes laser sont des dispositifs semi-conducteurs qui utilisent l'électricité pour émettre une lumière laser. Les diodes laser sont remarquablement efficaces sur le plan énergétique et fiables, mais elles ne peuvent émettre qu'une puissance de sortie de quelques centaines de watts. Par conséquent, la majorité des lasers industriels à semi-conducteurs, à diodes et à fibres reposent sur plusieurs diodes pour "pomper" la lumière laser à travers un coupleur de pompage avant d'utiliser l'optique pour émettre un faisceau contrôlé comme sortie finale.
L'architecture du couplage et du pompage de ces diodes laser a un effet considérable sur la fiabilité et l'efficacité du laser final. Une plateforme technologique de diodes unique permet aux lasers à fibre IPG d'atteindre des puissances de sortie plus élevées et une qualité de faisceau supérieure à celle des lasers à fibre alternatifs.
Qu'est-ce qu'une diode à simple émetteur ?
Les fabricants de lasers industriels utilisent différentes méthodes pour combiner la puissance des diodes laser. Une méthode courante consiste à combiner plusieurs émetteurs le long d'une puce de grande surface appelée barre, pile de barres ou réseau monolithique de diodes laser, le nombre d'émetteurs de diodes sur une seule barre variant d'environ 10 à 100. Bien que les détails précis varient selon l'approche, l'architecture en barres oblige chaque diode à partager une source de courant électrique et un système de gestion thermique communs. La diaphonie thermique et électrique limite considérablement la durée de vie des barres et impose des contraintes sévères sur leurs performances - la durée de vie d'une barre ou d'une pile de barres est généralement limitée par son émetteur le plus faible ou par un système de refroidissement par eau à microcanaux peu fiable.
Les diodes IPG offrent des performances supérieures
Puissance de sortie des émetteurs individuels
Efficacité de l'accouplement
Onde continue MTBF
Onde quasi-continue MTBF
Efficacité énergétique (en fibres)
Diodes à barres
Puissance de sortie des émetteurs individuels1à 2 W
Efficacité du couplage50à 75%
Onde continue MTBF5000 à 10 000 heures
Onde quasi-continue MTBF2000 à 5 000 heures
Efficacité énergétique (en fibres)25 à 35
Pompe à émetteur unique IPG
Puissance de sortie des émetteurs individuels6à 10+ W
Efficacité du couplage90à 95%
Onde continue MTBF>200000 heures
Onde quasi-continue MTBF>200000 heures
Efficacité énergétique (en fibres)50 à 60
Les diodes IPG alimentent les lasers les plus efficaces au monde
L'adoption d'architectures de diodes innovantes et d'exigences de qualité rigoureuses permet de créer les lasers les plus efficaces en termes d'énergie sur le marché aujourd'hui. En savoir plus sur la technologie qui sous-tend les lasers à fibre à haut rendement d'IPG.
En savoir plusFabrication de diodes IPG
IPG est l'un des plus grands fabricants de diodes au monde - plusieurs mégawatts de puissance nominale de diode sortent des installations d'IPG chaque année. Les diodes IPG sont fabriquées à l'aide d'une technologie et de processus éprouvés dans le domaine des télécommunications et chaque plaquette est qualifiée selon des normes rigoureuses. L'insistance sur l'utilisation de diodes de la plus haute qualité est un élément essentiel pour garantir que les lasers à fibre IPG offrent les durées de vie les plus longues et les rendements énergétiques les plus élevés du marché. La fabrication de diodes à simple émetteur implique un certain nombre d'étapes complexes pour créer le dispositif semi-conducteur final.
(1) croissance des plaquettes (2) photolithographie et gravure (3) métallisation (4) séparation des puces (5) collage et emballage (6) test et caractérisation (7) intégration et assemblage final
1. Croissance de la plaquette : En utilisant l'épitaxie par faisceaux moléculaires (MBE), les plaquettes sont chargées dans la chambre de traitement où de multiples couches ou dépôts sont déposés sur la plaquette. Un processus itératif est utilisé pour déposer des matériaux de type p et de type n afin de créer la jonction p-n. Lorsqu'elle est alimentée par un courant électrique, cette jonction peut produire un effet laser.
2. Photolithographie et gravure : la photolithographie est un processus utilisé pour définir des motifs sur la plaquette afin de définir différentes régions de la plaquette. Une résine photosensible est appliquée puis exposée à travers un masque pour créer des motifs précis. Un processus de gravure est ensuite utilisé pour éliminer les matériaux semi-conducteurs indésirables sur la base des motifs définis. Les étapes de MBE et de photolithographie sont un processus itératif qui peut être utilisé pour construire des couches multiples et définir le dé individuel sur le substrat de la plaquette.
3. Métallisation : Des contacts métalliques sont ajoutés à la plaquette pour permettre une connexion électrique avec les régions de type p et de type n, ce qui permet d'obtenir un effet laser lorsqu'une tension est appliquée.
4. Séparation des matrices : Ce processus consiste à découper la plaquette de silicium en matrices individuelles avant l'emballage.
5. Collage et conditionnement : Les diodes individuelles sont ensuite emballées dans un module de pompe à diode qui peut comprendre plusieurs diodes ainsi que des éléments optiques associés pour diriger la sortie dans une fibre. L'emballage est scellé pour protéger l'assemblage de diodes des facteurs environnementaux tels que la poussière et d'autres contaminants.
6. Essais et caractérisation : Des tests et des essais rigoureux sont effectués pour s'assurer que le module répond à des critères de qualité et de performance stricts.
7. Intégration et assemblage final : Ces diodes de pompage sont ensuite assemblées avec des composants supplémentaires, tels qu'une fibre active et une électronique de contrôle, pour créer une source laser complète. La puissance est facilement modulable grâce à des techniques de combinaison de fibres permettant à plusieurs diodes de pompage de fonctionner ensemble au sein de la source laser. En créant des groupes séparés de diodes de pompage et des conceptions de fibres avancées, des technologies avancées telles que le faisceau à mode ajustable sont possibles.
