Klasifikácia vysoko výkonných laserových diódových stohov

Vysoko výkonné stohy diódsú zariadenia zložené z viacerých vysoko výkonných laserových diód. Majú malú veľkosť a vysoká účinnosť. Všeobecne sa používajú pri priemyselnom spracovaní (ako je rezanie a zváranie), lekárska chirurgia, vedecký výskum a národná obrana. Medzi ich hlavné výhody patrí: kompaktná veľkosť, škálovateľná energia až do rozsahu viacerých KW. Takéto konfigurácie sa zvyčajne používajú pri laserovom čerpaní v tuhom stave, v aplikáciách nasmerovanej energie, ako je odstránenie chĺpkov a spracovanie materiálov.

1. Klasifikácia podľa štruktúry a obalu
① Vertikálny zásobník
Vertikálny zásobník s jedným barom: pozostáva z jednej dióznej tyče a vyššie výstupný výkon sa dosiahne stohovaním viacerých stĺpcov vo vertikálnom smere. Každý stĺpec obsahuje viac čipov laserových diódových čipov, ktoré sú elektricky spojené v sérii alebo paralelne, aby poskytovali väčšiu nosnú kapacitu prúdu a vyšší výkon.
Multi-bar vertikálny zásobník: Aby sa ďalej zvýšilo napájanie, je možné zvisle naskladať viac stĺpcov. Táto štruktúra môže dosiahnuť veľmi vysokú hustotu energie v menšom priestore, ale tiež prináša väčšie problémy s rozptylom tepla. Pretože je podrobne usporiadaných viacero stĺpcov, je ťažké vykonávať a rozptyľovať teplo vo vertikálnom smere a na zabezpečenie stabilnej prevádzky zariadenia je potrebná efektívnejšia technológia rozptylu tepla.

Vlastnosti: Hlavnou črtou vertikálnej stohovacej štruktúry je vysoká hustota výkonu, ktorá môže generovať väčší laserový výkon v obmedzenom priestore. Táto štruktúra však čelí tiež závažným problémom rozptylu tepla, pretože so zvyšujúcim sa počtom vrstiev stohovania sa zvyšuje odpor prenosu tepla vo zvislom smere, čo môže ľahko viesť k miestnemu prehriatiu a ovplyvniť výkon a životnosť laserovej diódy.
②horizontálne pole
Lineárne usporiadanie a dvojrozmerná expanzia: Horizontálne pole sa vzťahuje na usporiadanie laserových diódových tyčí alebo iných jednotiek emitujúce svetla v horizontálnom smere, aby sa vytvorila lineárna alebo dvojrozmerná štruktúra poľa. Lineárne usporiadanie je najzákladnejšou formou a sila sa môže zvýšiť zvýšením počtu stĺpcov; Zatiaľ čo dvojrozmerná expanzia je usporiadaná v horizontálnych aj vertikálnych smeroch, ďalej rozširuje oblasť emitujúcu svetlo a výkonový výkon.
Vlastnosti: Výhody štruktúry horizontálneho poľa sú jej optimalizácia uniformity a flexibilita tvarovania bodu. Pretože jednotky emitujúce svetlo sú rovnomernejšie rozložené v horizontálnom smere, je ľahšie dosiahnuť rovnomernosť a kontrolu stability lúča. Okrem toho, úpravou usporiadania poľa a dizajnu optických prvkov sa tvar a veľkosť miesta môže flexibilne zmeniť tak, aby vyhovovali potrebám rôznych scenárov aplikácií.

③HYBRID BACKING ŠTRUKTÚRA
Kombinované zvislé a horizontálne kompozitné riešenie dizajnu: Aby sa uspokojilo potreby vyšších výkonov a zložitejších aplikácií, niekedy sa používa hybridná štruktúra obalov kombinujúce vertikálne a horizontálne vzory. Táto konštrukcia si zachováva vysokú hustotu výkonu zvislého stohovania a má rovnomernosť a flexibilitu tvarovania bodu horizontálneho poľa. Primeraným navrhnutím pomeru a usporiadania vertikálnych a vodorovných častí je možné dosiahnuť najlepšiu rovnováhu energie, účinnosti a kvality lúča.
Prípad aplikácie: Systém spojenia vlákien je typickým prípadom aplikácie štruktúry hybridného balenia. V tomto systéme sa ako zdroj svetla používa vertikálne naskladané laserové diódy a generovaný laser je spojený do optického vlákna pomocou optického spojovacieho zariadenia. Optické vlákno môže nielen vysielať laser, ale aj ďalší tvar a filtrovať lúč, čím sa zlepší kvalita a účinnosť prenosu lúča. Táto štruktúra sa široko používa pri materiálovom spracovaní, komunikácii, lekárskom ošetrení a iných oblastiach a zohrala dôležitú úlohu pri podpore rozvoja súvisiacich odvetví.

2. Klasifikácia podľa vlnových dĺžok a výstupných charakteristík
① Blízko infračervené pásma (700-1100 nm) -755 NM/ 808nm/ 940nm/ 1064nm laserové diódy
Typické aplikácie: V oblasti spracovania materiálu sa môžu laserové diódy v tomto pásme použiť na rezanie, zváranie a povrchové spracovanie materiálov, ako sú kovy a plasty. Jeho vlnová dĺžka môže byť dobre absorbovaná mnohými materiálmi, čím sa dosiahne efektívne spracovanie. Napríklad pri výrobe automobilov sa používa na zváranie kovových listov automobilových tiel; V elektronickom priemysle sa používa na rezanie a zváranie dosiek s obvodmi. Pokiaľ ide o laserové čerpanie v pevnom stave, môže sa použiť ako zdroj čerpadla na zabezpečenie energie pre lasery v tuhom stave, ako napríklad na čerpanie laserov v tuhom stave, ako napríklad ND: YAG. Svetlo generované stohom laserových diódov je spojené so ziskovým médiom laseru v tuhom stave prostredníctvom vhodnej metódy spojenia na zlepšenie výstupného výkonu a účinnosti lasera v tuhom stave.

② Mid-infračervené pásmo (1,5–2 μm)
Aplikácia: Pokiaľ ide o detekciu plynu, pretože mnoho molekúl plynu má charakteristické absorpčné vrcholy v pásme stredne infračerveného pásma, laserové diódy v tomto pásme sa môžu použiť na detekciu prítomnosti a koncentrácie špecifických plynov, ako je monitorovanie škodlivých plynov v prostredí a komponentoch plynu v procesoch priemyselnej výroby. V oblasti lekárskej chirurgie sa môže použiť na operácie, ako je rezanie tkanív a koagulácia. Penetrácie a absorpčné charakteristiky vlnovej dĺžky pre biologické tkanivá mu dodávajú výhody v niektorých špecifických chirurgických scenároch, ako sú určité oftalmické operácie a operácie mäkkých tkanív.
③ Visible Light Band (400 - 700 nm)
Aplikácia: V oblasti technológie displeja sa môže použiť pre laserové zobrazovacie zariadenia, ako sú laserové televízory a laserové projektory, na dosiahnutie vysokého rozlíšenia a vysokého rozlíšenia saturačného obrazu obrazom moduláciou laserových lúčov rôznych farieb. Pri biologickom zobrazovaní sa môže použiť na zobrazovanie buniek, zobrazovanie tkanív atď. Na pomoc biológom študovať štruktúru a funkciu biologických vzoriek. V dôsledku krátkej vlnovej dĺžky viditeľného svetla môže poskytnúť vyššie priestorové rozlíšenie.
④ laditeľný zásobník vlnovej dĺžky
Technológia dynamickej úpravy vlnovej dĺžky (ako napríklad spätná väzba od externej mriežky): Prijatím technológií, ako je napríklad spätná väzba pre vonkajšiu mriežku, je možné dynamicky upraviť laserovú vlnovú dĺžku. Tento laditeľný zásobník vlnovej dĺžky má väčšiu flexibilitu v rôznych scenároch aplikácií. Napríklad v experimentoch spektrálnej analýzy je možné presne vybrať lasery rôznych vlnových dĺžok na excitáciu vzoriek podľa potreby na získanie bohatších spektrálnych informácií; V komunikačných systémoch s viacerými vlnovými dĺžkami môže dosiahnuť flexibilné prepínanie a pridelenie vlnových dĺžok, čím sa zlepší kapacita a výkon komunikačných systémov.

3. Klasifikácia metódou chladenia
① Mikrochannelové chladenie
Výhoda zásad a účinnosti: Mikrochannelové chladenie vytvára malé kvapalné kanály v blízkosti zásobníka laserových diód, čo umožňuje chladiacej kvapaline cirkuláciu v týchto kanáloch odobrať teplo. Táto metóda chladenia má účinné schopnosti výmeny tepla, pretože malé kanály môžu zvýšiť kontaktnú plochu medzi chladiacej kvapaliny a zdrojom tepla, čím sa zlepší účinnosť rozptylu tepla. Chladivo môže rýchlo prenášať teplo z laserovej diódy počas procesu prietoku, udržiavať zásobník na nižšej teplote a zabezpečiť jeho stabilnú prevádzku.
Aplikácia priemyselnej scény s vysokou energiou: V priemyselných scenároch aplikačných scenárov s vysokou výkonnosťou, ako je vysoko výkonné laserové rezanie, zváranie a iné spracovateľské zariadenia, vygeneruje laserový stoh diódy veľa tepla. Chladenie kvapaliny z mikrokanálového kvapaliny sa môže účinne vyrovnať s týmto vysokým zaťažením a zabezpečiť výkon a spoľahlivosť zariadenia pri dlhodobej vysokej výkonnej prevádzke. Napríklad vo veľkých workshopoch na spracovanie kovov môžu laserové diódy pomocou mikrokanálového chladenia kvapaliny poskytnúť stabilný zdroj svetla pre vysoko presné laserové rezanie zariadení, čím sa zabezpečí kvalita a účinnosť rezania.

② Termoelektrické chladenie (TEC)
Scenáre, ktoré si vyžadujú presnú kontrolu teploty (napríklad nástroje vedeckého výskumu): Termoelektrické chladenie používa Peltierský efekt polovodičových materiálov. Keď prúd prechádza slučkou zloženou z dvoch rôznych kovov alebo polovodičov, v uzle nastane absorpcia tepla alebo uvoľňovanie tepla. Ovládaním smeru a rozsahu prúdu je možné presne riadiť zásobník laserových diód. Táto metóda chladenia môže poskytnúť veľmi stabilné teplotné prostredie. V prípade niektorých vedeckých výskumných nástrojov, ktoré si vyžadujú extrémne vysokú presnosť teploty, ako sú spektrometre a vysoko presné senzory, môže termoelektricky ochladený laserový stoh môže zabezpečiť, aby výkon prístroja nebol ovplyvnený kolísaním teploty, čím sa zlepšila presnosť a spoľahlivosť merania.
③Air Chladenie a prírodné konvekčné chladenie
Uplatniteľnosť prenosných zariadení s nízkym výkonom: Chladenie vzduchu má prinútiť prietok vzduchu cez ventilátor, aby sa teplo generovalo stohom laserových diód; Prirodzené konvekčné chladenie sa spolieha na konvekciu spôsobené prirodzeným teplotným rozdielom vzduchu, aby sa rozptýlilo teplo. Tieto dve metódy chladenia nevyžadujú zložité chladiace systémy a chladiace látky a majú jednoduché štruktúry a nízke náklady. Pre prenosné zariadenia s nízkym výkonom, ako sú napríklad malé laserové diaľkomery a prenosné laserové projektory, chladenie vzduchu a prírodné konvekčné chladenie môže spĺňať požiadavky na rozptyl tepla pri zachovaní prenosnosti a jednoduchosti zariadenia. Počas prevádzky zariadenia môžu účinne rozptýliť teplo, čím zabránia poškodeniu stohu laserových diód, aby sa prehrial, pričom do zariadenia nemalo príliš veľa dodatočného zaťaženia.

4. Klasifikácia podľa výstupného výkonu a režim jazdy
① Continuous Wave (CW) laserový zásobník
Výkonný rozsah (sto wattov až kilowatts):Krsy s kontinuálnymi vlnovými laserovými stohy môžu výstupovať kontinuálne a stabilné lasery a ich výkonový rozsah sa môže rozšíriť od úrovne sto wattov po úroveň kilowattov. Tento široký rozsah výkonu jej umožňuje uspokojiť potreby rôznych scenárov aplikácií. Napríklad pri priemyselnom spracovaní pri niektorých úlohách, ako je rezanie materiálov a zváranie, ktoré si vyžadujú vyššiu energiu, ale nie extrémne vysoké požiadavky na energiu, môže byť stovky laserových laserových laserových laserov na úrovni sto wattov kompetentné; Zatiaľ čo v niektorých rozsiahlych experimentoch s priemyselnou výrobou alebo vedeckým výskumom s vysokými požiadavkami na výkon je potrebný na zabezpečenie dostatočnej energie na úrovni kilowattov na úrovni kontinuálnych vĺn.
Požiadavky na dlhodobú stabilitu:Pretože laserový zásobník súvislých vĺn potrebuje po dlhú dobu neustále výstupné lasery, má vyššie požiadavky na svoju dlhodobú stabilitu. V procese priemyselnej výroby musí zariadenie bežať dlho. Ak je výstupný výkon laserového zásobníka nestabilný, spôsobí kolísanie kvality spracovania a ovplyvní konzistentnosť a kvalifikovanú rýchlosť produktu. V oblasti vedeckého výskumu, ako je napríklad dlhodobé fyzikálne experimenty alebo chemická analýza, je laserový zásobník tiež potrebný na udržanie stabilného výstupu, aby sa zabezpečila presnosť a spoľahlivosť experimentálnych údajov. Aby sa splnili požiadavky dlhodobej stability, počas procesu navrhovania a výroby sa zvyčajne vyžaduje séria opatrení, ako je optimalizácia systému rozptylu tepla, výber vysoko kvalitných materiálov a vykonávanie prísneho obalu.
② pulzný laserový zásobník
Krátky impulz (hladina nanosekundu) a ultrashort impulz (úroveň pikosekund/femtosekund):Kombinácia pulzného lasera môže produkovať krátky laserový výstup, ktorý sa dá rozdeliť na krátky impulz (hladina nanosekundov) a ultrashort pulz (pikosekundová/femtosekundová úroveň) podľa šírky impulzu. Šírka impulzu generovaná stohom s krátkym impulzovým laserom je na nanosekundovej úrovni. Tento impulzný laser má vysoký špičkový výkon a je vhodný pre niektoré scény s vysokými požiadavkami na presnosť a rýchlosť spracovania, ako je presné rezanie a vŕtanie určitých kovových materiálov. Šírka impulzu ultrashortského pulzného laserového zásobníka dosahuje úroveň pikosekundu alebo dokonca femtosekundu. Vyznačuje sa extrémne nízkou zónou ovplyvnenou tepelne a dokáže spracovať materiály bez toho, aby spôsobila zjavné tepelné poškodenie. Preto má dôležité aplikácie v oblasti presného spracovania, ako je výroba polovodičových čipov a rezanie skla.
Aplikácie:Presné obrábanie, LIDAR: Pri presnom obrábaní, vysoká presnosť a vysoká energia hustoty pulzných laserových stohov im umožňuje dosiahnuť jemné obrábanie rôznych materiálov, ako je výroba malých elektronických komponentov v elektronickom priemysle a spracovateľské optické šošovky v optickom poli. V poli Lidar sa pulzné laserové stohy používajú ako zdroje emisií na detekciu vzdialenosti a polohy cieľa emitovaním krátkych impulzov alebo ultrafortových impulzov lasera a potom prijímaním odrazeného svetla signálu. Kvôli charakteristikám pulzných laserov je možné dosiahnuť vysoko presné meranie vzdialenosti a rozpoznávanie cieľov a široko sa používajú pri autonómnej jazde, leteckom a ďalším poliam.

Klasifikácia vysoko výkonných laserových diódových stohov pokrýva štruktúru a obaly (vertikálne stohovanie, horizontálne polia, hybridné balenie), vlnová a výstupná vlastnosti (blízko infračerveného, ​​stredného infračerveného, ​​viditeľného svetla, laditeľné), chladiace metódy (Mikrochannelové kvapaliny), termoelektrické chladenie, vzduchové chladenie a prírodné konfekcie) Scenáre (priemyselná výroba, lekárska biológia, vedecký výskum a národná obrana). Pri výbere technológie je potrebné komplexne zvážiť požiadavky na energiu, rozsah vlnovej dĺžky, podmienky rozptylu tepla, aplikačné prostredie a nákladovú efektívnosť. Napríklad priemyselné spracovanie vysokej výkonnosti poskytuje prednosť vertikálnemu stohovaniu alebo hybridným obalovým štruktúr s mikrokanálovou kvapalinou; Presná lekárska chirurgia si môže zvoliť stohy s pásmami v blízkosti infračervených alebo stredne infračervených pásov a presnej regulácie teploty; V oblasti vedeckého výskumu sú vyberané laditeľné alebo špecifické zásobníky vlnových dĺžok podľa konkrétnych experimentálnych potrieb a kombinované s vhodnými režimami chladenia a jazdy, aby sa zabezpečila dlhodobá stabilná prevádzka.

Kontaktné informácie:

Ak máte nejaké nápady, neváhajte a porozprávajte sa s nami. Bez ohľadu na to, kde sú naši zákazníci a aké sú naše požiadavky, budeme sledovať náš cieľ poskytnúť našim zákazníkom vysoké kvalitné, nízke ceny a najlepšie služby.