单芯节二极管是激光器的独立泵浦元件。IPG光纤激光器采用分布式单发射极泵浦结构，没有条形泵浦的缺点。与条形泵浦不同，任何数量的单发射极二极管发生故障都不会影响其余二极管的性能和可靠性。这种可扩展的模块化设计使 IPG 能够制造出几乎不需要维护的激光器，并拥有任意数量的冗余二极管泵浦，以确保激光器在业内更长的使用寿命内保持持续可靠的性能。增加更多的二极管还能降低对单个二极管的要求，从而大大提高能效。IPG 单发射极二极管泵浦技术具有极高的可靠性和效率，这一点已在我们的实验室中得到证实，IPG 激光器著名的现场可靠性也证明了这一点。
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单芯结二极管
什么是激光二极管？
激光二极管是一种利用电能发射激光的半导体器件。激光二极管具有极高的能效和可靠性，但只能发出几百瓦的输出功率。因此，大多数工业半导体激光器、二极管激光器和光纤激光器都依靠多个二极管通过泵浦耦合器 "泵浦 "激光，然后再使用光学器件发射受控光束作为终端输出。
这些激光二极管的耦合和泵浦结构对激光器的可靠性和效率有着显著的影响。与其他光纤激光器相比，独特的二极管技术平台使 IPG光纤激光器能够实现更高的输出功率和更优越的光束质量。
什么是单发射极二极管？
工业激光器制造商采用的激光二极管功率组合方法多种多样。一种常见的方法是将多个发射器沿大面积芯片组合在一起，称为条形、条形堆叠或单片激光二极管阵列，单个条形上的二极管发射器数量大约在 10 到 100 个之间。虽然具体细节因方法而异，但条形结构迫使每个二极管共享一个共同的电流源和热管理系统。热串扰和电气串扰极大地限制了条形结构的寿命，并对其性能造成严重制约--条形结构或条形结构堆栈的寿命通常受限于其最弱的发射器或不可靠的微通道水冷系统。
IPG 二极管性能卓越
单个发射器输出功率
耦合效率
连续波 MTBF
准连续波 MTBF
能源效率 (光纤)
条形二极管
单个发射器输出功率1 至 2 W
耦合效率50 至 75
连续波 MTBF5,000 至 10,000 小时
准连续波 MTBF2,000 至 5,000 小时
能效 (光纤25% 至 35%
IPG 单芯结泵浦源
单个发射器输出功率6 至 10+ W
耦合效率 90% 至 95%
连续波 MTBF>200,000 小时
准连续波 MTBF>200,000 小时
能源效率（单位：光纤50% 至 60%
制作 IPG 二极管
IPG 是世界上著名的二极管制造商之一，每年从 IPG 工厂推出的二极管额定功率达数百万瓦。IPG 二极管采用经过电信验证的技术和工艺制造，每个晶片都符合严格的标准。坚持只使用更高质量的二极管是确保 IPG光纤激光器在市场上提供更长使用寿命和更高能效的关键部分。单芯结二极管的制造需要经过许多复杂的步骤，才能制造出所需的半导体器件。
(1)晶圆生长 (2)光刻与蚀刻(3) 金属化 (4) 晶粒分离 (5) 粘合与封装 (6) 测试与鉴定 (7) 集成与组装
1.晶片生长：利用分子束外延 (MBE)，将晶圆装入工艺室，在晶圆上沉积多层或沉积物。迭代过程用于沉积 p 型和 n 型材料，以形成 p-n 结。在电流的驱动下，该结点会出现发光现象。
2.光刻法和蚀刻法：光刻法是一种在晶片上确定图案的工艺，用于确定晶片的不同区域。首先涂上光刻胶，然后通过掩膜进行曝光，以形成精确的图案。然后使用蚀刻工艺，根据定义的图案去除不需要的半导体材料。MBE 和光刻步骤是一个迭代过程，可用于在晶圆基底上建立多层和定义单个芯片。
3.金属化：在晶片上添加金属触点，以实现 p 型和 n 型区域的电气连接，从而在施加电压时产生聚光。
4.晶粒分离：该工艺包括在包装前将晶片切割成单个晶粒。
5.粘合和封装：然后将单个裸片封装到二极管泵模块中，该模块可能包括多个裸片和相关光学元件，以引导输出到光纤 。封装是密封的，以保护二极管组件免受灰尘和其他污染物等环境因素的影响。
6.测试和表征：进行严格的预烧和测试，以确保模块符合严格的质量和性能要求。
7.集成和组装：然后将这些泵浦二极管与其他元件（如有源光纤 和控制电子元件）组装在一起，形成一个完整的激光器。利用光纤 组合技术，可以很容易地扩展功率，使多个泵浦二极管在激光器内一起工作。通过创建泵浦二极管隔离组和先进的光纤 设计，可实现可调模式光束等先进技术。
