Diody z pojedynczym emiterem wykorzystywane są jako niezależne, indywidualne elementy pompujące dla źródła laserowego. Lasery włóknowe IPG wykorzystują rozproszoną architekturę pompowania diodami z pojedynczym emiterem, która jest wolna od wad pompowania za pomocą prętów diodowych. W przeciwieństwie do prętów diodowych, awaria dowolnej liczby diod z pojedynczym emiterem nie wpływa na wydajność i niezawodność pozostałych diod. Ta skalowalna, modułowa konstrukcja umożliwia IPG tworzenie laserów, które wymagają praktycznie zerowej konserwacji i mogącą mieć dowolną liczbę nadmiarowych diod pompujących, aby zapewnić ciągłą niezawodną pracę lasera przez najdłuższy okres eksploatacji w branży. Dodanie większej liczby diod również znacząco zwiększa wydajność energetyczną, wymagając mniejszego obciążenia od każdej pojedynczej diody. Wyjątkowo wysoka niezawodność i wydajność technologii IPG pompowania diodami z pojedynczym emiterem została potwierdzona w naszych laboratoriach i jest poparta słynną niezawodnością laserów IPG w przemyśle.
- Strona główna
- Diody laserowe z pojedynczym emiterem
Diody laserowe z pojedynczym emiterem
Czym jest dioda laserowa?
Diody laserowe to urządzenia półprzewodnikowe, które wykorzystują energię elektryczną do emitowania światła laserowego. Diody laserowe są niezwykle energooszczędne i niezawodne, ale są w stanie emitować tylko do kilkuset watów mocy wyjściowej. W rezultacie większość przemysłowych laserów półprzewodnikowych, diodowych i włóknowych wykorzystuje wiele diod do "pompowania" światła laserowego przez sprzęg optyczny do ośrodka czynnego, a następnie przy użyciu optyki emitują kontrolowaną wiązkę laserową jako wiązkę wyjściową.
Architektura, w jakiej te diody laserowe są sprzężone i pompowane, ma dramatyczny wpływ na niezawodność i wydajność końcowego lasera. Unikalna platforma technologii diodowej pozwala laserom włóknowym IPG osiągać wyższe moce wyjściowe i lepszą jakość wiązki niż alternatywne lasery.
Czym są diody jednoemiterowe?
Istnieją różne metody zwiększania sumarycznej mocy diod laserowych stosowane przez producentów laserów przemysłowych. Powszechnie stosowaną metodą jest łączenie wielu emiterów na dużej powierzchni chipu, zwanego prętem diodowym, pakietem diod lub monolitycznym układem diod laserowych, przy czym liczba emiterów diod na pojedynczym zestawie waha się od około 10 do 100. Chociaż dokładne szczegóły różnią się w zależności od danego rozwiązania, architektura pręta diodowego zmusza każdą diodę do korzystania ze wspólnego źródła prądu elektrycznego i systemu zarządzania temperaturą. Przesłuchy (wzajemne zakłócenia) termiczne i elektryczne znacznie ograniczają żywotność prętów diodowych i nakładają poważne ograniczenia na ich wydajność - żywotność pręta lub pakietu diodowego jest generalnie ograniczona przez jego najsłabszy emiter lub zawodny mikrokanałowy system chłodzenia wodnego.
Diody IPG oferują doskonałą wydajność
Moc wyjściowa poszczególnych emiterów
Wydajność sprzęgła
MTBF fali ciągłej
MTBF fali quasi-ciągłej
Efektywność energetyczna (w światłowodach)
Pręty diodowe
Moc wyjściowa pojedynczego emitera 1 do 2 W
Sprawność sprzęgania od 50%50 do 75%
5 000 do 10 000 godzin
2 000 do 5 000 godzin
Efektywność energetyczna (w światłowodach)25 do 35%
Pojedyncza pompa emitująca IPG
Moc wyjściowa poszczególnych emiterów66 do 10 W
Sprawność sprzęgania9090 do 95%
MTBF fali ciągłej>200>200 000 godzin
Fala quasi-ciągła MTBF>200>200 000 godzin
Efektywność energetyczna (w światłowodach)od 50 do 60%
Diody IPG zasilają najbardziej wydajne lasery na świecie
Dzięki innowacyjnej architekturze diod pompujących i rygorystycznym wymaganiom jakościowym możliwe jest tworzenie najbardziej energooszczędnych laserów dostępnych obecnie na rynku. Dowiedz się więcej o technologii stojącej za wysokowydajnymi laserami włóknowymi IPG.
Dowiedz się więcejProdukcja diod IPG
IPG jest jednym z największych producentów diod na świecie - rocznie z zakładów IPG wychodzi wiele megawatów mocy znamionowej diod. Diody IPG są produkowane przy użyciu sprawdzonych technologii w procesach telekomunikacyjnych, a każdy wafel jest kwalifikowany zgodnie z rygorystycznymi standardami. Nacisk na stosowanie wyłącznie diod najwyższej jakości jest kluczowym elementem zapewniającym, że lasery włóknowe IPG oferują najdłuższą żywotność i najwyższą wydajność energetyczną na rynku. Produkcja diod z pojedynczym emiterem obejmuje szereg skomplikowanych etapów pozwalających na stworzenie końcowego półprzewodnika.
(1) wzrost płytek półprzewodnikowych ( 2 ) fotolitografia i trawienie (3) metalizacja (4) separacja matryc (5) łączenie i pakowanie (6 ) testowanie i charakteryzacja (7) integracja i montaż końcowy
Wzrost płytek półprzewodnikowych (wafli): Wykorzystując epitaksję z wiązki molekularnej (MBE), płytki półprzewodnikowe są ładowane do komory procesowej, w której na płytkę nakładanych jest wiele warstw. Iteracyjny proces nakładania jest wykorzystywany do osadzania materiałów typu p i typu n w celu utworzenia złącza p-n. Pod wpływem prądu elektrycznego na tym złączu może wystąpić zjawisko elektroluminescencji.
2. Fotolitografia i wytrawianie: Fotolitografia jest procesem wykorzystywanym do tworzenia wzorów na waflu (płytce półprzewodnikowej) w celu wydzielenia różnych jego regionów. Na powierzchnię wafla nakładany jest fotorezyst, a następnie jest on naświetlany przez fotomaskę, tworząc precyzyjny wzór. W procesie trawienia usuwane są niepożądane warstwy materiałów półprzewodnikowych zgodnie z utrwalonym wzorem. Etapy MBE i fotolitografii są procesem iteracyjnym, który może być wykorzystywany do tworzenia wielu warstw i definiowania poszczególnych wzorów na podłożu wafla.
3. Metalizacja: Wafel jest wyposażony w metalowe styki umożliwiające połączenie elektryczne z obszarami typu p i typu n, z których po przyłączeniu napięcia generowane jest promieniowanie laserowe.
4. Rozdzielanie matryc: W tym procesie wafel jest dzielony na pojedyncze matryce przed etapem pakowania.
5. Łączenie i pakowanie: Poszczególne matryce są następnie pakowane w moduł diody pompującej, który może zawierać różne matryce wraz z powiązanymi elementami optycznymi, umożliwiającymi skierowanie emitowanego promieniowania do światłowodu. Całość jest szczelnie zamykana w celu ochrony całego zespołu diody przed wpływami środowiska, takimi jak kurz i inne zanieczyszczenia.
6. Testowanie i kalibracja: Aby zapewnić, że moduł spełnia wysokie wymagania jakościowe i wydajnościowe, przeprowadzane są rygorystyczne procedury wygrzewania i testowania.
Integracja i montaż końcowy: Diody pompujące są następnie montowane z dodatkowymi komponentami, takimi jak włókno aktywne i elektronika sterująca, tworząc kompletne źródło laserowe. Moc można łatwo skalować za pomocą technik łączenia włókien, umożliwiając współpracę wielu diod pompujących w źródle lasera. Tworząc oddzielne grupy diod pompujących i zaawansowane konstrukcje światłowodów, możliwe jest uzyskanie zaawansowanych technologii, takich jak Adjustable Mode Beam (lasery z regulowanym modem wiązki).
