طبقه بندی پشته های دیود لیزر بالا

پشته های دیود لیزر با قدرت بالادستگاه هایی هستند که از چندین دیود لیزر با قدرت بالا تشکیل شده اند. آنها از نظر اندازه کوچک و از نظر کارایی بالا هستند. آنها به طور گسترده در پردازش صنعتی (مانند برش و جوشکاری) ، جراحی پزشکی ، تحقیقات علمی و دفاع ملی مورد استفاده قرار می گیرند. مزایای اصلی آنها عبارتند از: اندازه جمع و جور ، قدرت مقیاس پذیر تا محدوده چند کیلو وات. چنین تنظیماتی به طور معمول در پمپاژ لیزر حالت جامد ، کاربردهای انرژی مانند رفع مو و پردازش مواد به کار می رود.

1. طبقه بندی بر اساس ساختار و فرم بسته بندی
stack پشته عمودی
پشته عمودی تک نوار: از یک نوار دیود منفرد تشکیل شده است و قدرت خروجی بالاتر با انباشت چندین میله در جهت عمودی حاصل می شود. هر نوار حاوی تراشه های دیود لیزر متعدد است که به صورت الکتریکی به صورت سری یا به طور موازی برای تأمین ظرفیت حمل جریان بیشتر و تولید انرژی بالاتر متصل می شوند.
پشته عمودی چند میله ای: به منظور افزایش بیشتر قدرت ، چندین میله را می توان به صورت عمودی جمع کرد. این ساختار می تواند در یک فضای کوچکتر به چگالی قدرت بسیار بالایی برسد ، اما همچنین چالش های اتلاف گرمای بیشتری را به همراه دارد. از آنجا که چندین میله از نزدیک مرتب شده اند ، انجام و از بین بردن گرما در جهت عمودی دشوار می شود و برای اطمینان از عملکرد پایدار تجهیزات ، فناوری اتلاف گرما کارآمدتر لازم است.

ویژگی ها: ویژگی اصلی ساختار انباشت عمودی چگالی قدرت بالا است که می تواند قدرت لیزر بزرگتر را در یک فضای محدود ایجاد کند. با این حال ، این ساختار همچنین با چالش های شدید اتلاف گرما روبرو است ، زیرا با افزایش تعداد لایه های انباشته ، مقاومت انتقال حرارت در جهت عمودی افزایش می یابد ، که به راحتی می تواند منجر به گرمای محلی شود و بر عملکرد و زندگی دیود لیزر تأثیر بگذارد.
array array horizontal
آرایش خطی و گسترش دو بعدی: آرایه افقی به ترتیب دادن میله های دیود لیزر یا سایر واحدهای انتشار نور در جهت افقی اشاره دارد تا یک ساختار آرایه خطی یا دو بعدی تشکیل شود. ترتیب خطی اساسی ترین شکل است و با افزایش تعداد میله ها می توان قدرت را افزایش داد. در حالی که انبساط دو بعدی در هر دو جهت افقی و عمودی ترتیب داده می شود ، و بیشتر منطقه ساطع کننده نور و تولید برق را گسترش می دهد.
ویژگی ها: مزایای ساختار آرایه افقی بهینه سازی یکنواختی آن و انعطاف پذیری شکل دادن به نقطه است. از آنجا که واحدهای انتشار نور به طور مساوی در جهت افقی توزیع می شوند ، دستیابی به یکنواختی و کنترل ثبات پرتو آسان تر است. علاوه بر این ، با تنظیم طرح آرایه و طراحی عناصر نوری ، شکل و اندازه نقطه می تواند به طور انعطاف پذیر تغییر کند تا نیازهای سناریوهای مختلف کاربردی را برآورده کند.

ساختار بسته بندی هیدبرید
راه حل کامپوزیت طراحی عمودی و افقی ترکیبی: برای تأمین نیازهای قدرت بالاتر و کاربردهای پیچیده تر ، یک ساختار بسته بندی ترکیبی با ترکیب طرح های عمودی و افقی گاهی اوقات استفاده می شود. این ساختار مزیت چگالی قدرت بالایی از انباشت عمودی را حفظ می کند و دارای یکنواختی و انعطاف پذیری شکل دهی از آرایه افقی است. با طراحی منطقی نسبت و چیدمان قطعات عمودی و افقی ، بهترین تعادل قدرت ، کارایی و کیفیت پرتو حاصل می شود.
مورد کاربرد: سیستم اتصال فیبر یک مورد معمولی از ساختار بسته بندی ترکیبی است. در این سیستم ، از یک پشته دیود لیزر به صورت عمودی به عنوان منبع نور استفاده می شود و لیزر تولید شده از طریق یک دستگاه اتصال نوری در فیبر نوری همراه می شود. فیبر نوری نه تنها می تواند لیزر را منتقل کند ، بلکه شکل را نیز شکل داده و پرتو را فیلتر می کند ، در نتیجه کیفیت پرتو و راندمان انتقال را بهبود می بخشد. این ساختار به طور گسترده ای در پردازش مواد ، ارتباطات ، درمان پزشکی و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرد و نقش مهمی در ارتقاء توسعه صنایع مرتبط داشته است.

2. طبقه بندی با طول موج و ویژگی های خروجی
① باند مادون قرمز نزدیک (700-1100 نانومتر) {3}} nm\/ 808nm\/ 940nm\/ 1064nm پشته های لیزر لیزر
برنامه های کاربردی معمولی: در زمینه پردازش مواد ، پشته های دیود لیزر در این باند می تواند برای برش ، جوشکاری و تصفیه سطحی از موادی مانند فلزات و پلاستیک استفاده شود. طول موج آن را می توان به خوبی توسط بسیاری از مواد جذب کرد و از این طریق به پردازش کارآمد رسید. به عنوان مثال ، در ساخت خودرو ، از آن برای جوشکاری ورق های فلزی اجسام ماشین استفاده می شود. در صنعت الکترونیک از آن برای برش و جوشکاری تابلوهای مدار استفاده می شود. از نظر پمپاژ لیزر حالت جامد ، می توان از آن به عنوان منبع پمپ برای تأمین انرژی برای لیزرهای حالت جامد استفاده کرد ، مانند پمپاژ لیزرهای حالت جامد مانند ND: YAG. نور تولید شده توسط پشته دیود لیزر از طریق یک روش اتصال مناسب برای بهبود قدرت خروجی و کارآیی لیزر حالت جامد به محیط افزایش لیزر حالت جامد همراه است.

② باند مادون قرمز میانی (1.5-2 میکرومتر)
کاربرد: از نظر تشخیص گاز ، از آنجا که بسیاری از مولکول های گازی دارای قله های جذب مشخصه در باند مادون قرمز میانه هستند ، از پشته های دیود لیزر در این باند می توان برای تشخیص حضور و غلظت گازهای خاص ، مانند نظارت بر گازهای مضر در محیط زیست و اجزای گاز در فرآیندهای تولید صنعتی استفاده کرد. در زمینه جراحی پزشکی می توان از آن برای عملیاتی مانند برش بافت و انعقاد استفاده کرد. ویژگی های نفوذ و جذب طول موج آن برای بافت های بیولوژیکی در برخی از سناریوهای جراحی خاص ، مانند جراحی های خاص چشمی و جراحی های بافت نرم ، آن را مزایا می دهد.
③ باند نوری قابل مشاهده (400-700 نانومتر)
کاربرد: در زمینه فناوری نمایشگر ، می توان از آن برای دستگاه های نمایشگر لیزر مانند تلویزیون های لیزر و پروژکتورهای لیزری استفاده کرد تا با تعدیل پرتوهای لیزری با رنگ های مختلف ، به نمایش تصویر با وضوح بالا و با رنگ بالا. در تصویربرداری بیولوژیکی ، می توان از آن برای تصویربرداری سلولی ، تصویربرداری بافت و غیره استفاده کرد تا به زیست شناسان کمک کند ساختار و عملکرد نمونه های بیولوژیکی را بررسی کنند. با توجه به طول موج کوتاه نور مرئی ، می تواند وضوح مکانی بالاتری را فراهم کند.
پشته طول موج قابل تنظیم
فناوری تنظیم پویا طول موج (مانند بازخورد توری خارجی): با اتخاذ فن آوری هایی مانند بازخورد توری خارجی ، طول موج لیزر می تواند به صورت پویا تنظیم شود. این پشته طول موج قابل تنظیم در سناریوهای مختلف کاربردی انعطاف پذیری بیشتری دارد. به عنوان مثال ، در آزمایش های تجزیه و تحلیل طیفی ، لیزرهای طول موج های مختلف را می توان به طور دقیق انتخاب کرد تا نمونه ها را در صورت لزوم برای به دست آوردن اطلاعات طیفی غنی تر تحریک کند. در سیستم های ارتباطی چند موج ، می تواند به سوئیچینگ انعطاف پذیر و تخصیص طول موج ، بهبود ظرفیت و عملکرد سیستم های ارتباطی دست یابد.

3 طبقه بندی با روش خنک کننده
① خنک کننده میکرو کانن
اصل و کارآیی مزیت: خنک کننده میکرو کانن کانال های مایع ریز در نزدیکی پشته لیزر ایجاد می کند و به مایع خنک کننده اجازه می دهد تا در این کانال ها گردش کند تا گرما را از بین ببرد. این روش خنک کننده از قابلیت تبادل حرارت کارآمد برخوردار است زیرا کانال های کوچک می توانند ناحیه تماس بین خنک کننده و منبع گرما را افزایش دهند و در نتیجه باعث افزایش راندمان اتلاف گرما می شوند. مایع خنک کننده می تواند به سرعت گرما را از دیود لیزر در طی فرآیند جریان منتقل کند و پشته را در سطح دمای پایین تر نگه دارد و از عملکرد پایدار آن اطمینان حاصل کند.
کاربرد صحنه با قدرت بالا: در سناریوهای کاربردی با قدرت صنعتی ، مانند برش لیزر با قدرت بالا ، جوشکاری و سایر تجهیزات پردازش ، پشته دیود لیزر گرمای زیادی را ایجاد می کند. خنک کننده مایع میکرو کانن می تواند به طور موثری با این بار گرمای زیاد کنار بیاید و از عملکرد و قابلیت اطمینان تجهیزات تحت عملکرد بلند مدت بلند مدت اطمینان حاصل کند. به عنوان مثال ، در کارگاه های بزرگ پردازش فلز ، پشته های دیود لیزر با استفاده از خنک کننده مایع میکرو کانن می توانند یک منبع نور پایدار برای تجهیزات برش لیزر با دقت بالا ، اطمینان از کیفیت برش و کارآیی فراهم کنند.

coolning خنک کننده Thermoelectric (TEC)
سناریوهایی که نیاز به کنترل دما دقیق دارند (مانند ابزارهای تحقیقاتی علمی): خنک کننده ترموالکتریک از اثر peltier مواد نیمه هادی استفاده می کند. هنگامی که جریان از یک حلقه متشکل از دو فلز مختلف یا نیمه هادی عبور می کند ، جذب گرما یا انتشار گرما در گره رخ می دهد. با کنترل جهت و بزرگی جریان ، پشته دیود لیزر دقیقاً قابل کنترل است. این روش خنک کننده می تواند یک محیط دمای بسیار پایدار را فراهم کند. برای برخی از ابزارهای تحقیقاتی علمی که نیاز به دقت درجه حرارت بسیار بالا دارند ، مانند طیف سنج و سنسورهای با دقت بالا ، پشته لیزر با حرارتی خنک شده می تواند اطمینان حاصل کند که عملکرد ابزار تحت تأثیر نوسانات دما قرار نمی گیرد ، در نتیجه باعث بهبود دقت و قابلیت اطمینان اندازه گیری می شود.
خنک کننده و خنک کننده همرفت طبیعی
کاربرد دستگاههای قابل حمل با قدرت کم: خنک کننده هوا به مجبور کردن جریان هوا از طریق فن است تا گرمای تولید شده توسط پشته دیود لیزر را از بین ببرد. خنک کننده همرفت طبیعی به همرفت ناشی از اختلاف دمای طبیعی هوا برای از بین بردن گرما متکی است. این دو روش خنک کننده نیازی به سیستم های خنک کننده پیچیده و خنک کننده ندارند و ساختارهای ساده و هزینه های کم دارند. برای دستگاه های قابل حمل کم مصرف ، مانند دامنه های کوچک لیزر و پروژکتورهای لیزر قابل حمل ، خنک کننده هوا و خنک کننده همرفت طبیعی می تواند ضمن حفظ قابلیت حمل و سادگی دستگاه ، نیازهای اتلاف گرما را برآورده کند. آنها می توانند به طور موثری گرما را در حین کار دستگاه از بین ببرند و از آسیب دیدن پشته لیزر در اثر گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کنند ، در حالی که بار اضافی زیادی را بر روی دستگاه قرار نمی دهند.

4. طبقه بندی با قدرت خروجی و حالت رانندگی
st پشته لیزر موج مداوم (CW)
دامنه برق (صد وات به کیلووات):پشته های لیزر موج مداوم می توانند لیزرهای مداوم و پایدار را تولید کنند و دامنه قدرت آنها می تواند از سطح صد وات تا سطح کیلووات گسترش یابد. این محدوده قدرت گسترده آن را قادر می سازد تا نیازهای سناریوهای مختلف برنامه را برآورده کند. به عنوان مثال ، در پردازش صنعتی ، برای برخی از کارهایی مانند برش مواد و جوشکاری که نیاز به انرژی بالاتری دارند اما نیاز به انرژی بسیار بالایی ندارند ، پشته لیزر موج مداوم در سطح وات می تواند صالح باشد. در حالی که در برخی از تولیدات صنعتی در مقیاس بزرگ یا آزمایش های علمی با نیازهای قدرت بالا ، یک پشته لیزر موج مداوم در سطح کیلووات برای تأمین انرژی کافی لازم است.
الزامات پایداری بلند مدت:از آنجا که پشته لیزر موج مداوم باید برای مدت طولانی لیزرهای پایدار را به طور مداوم تولید کند ، برای ثبات طولانی مدت خود نیازهای بالاتری دارد. در فرآیند تولید صنعتی ، تجهیزات باید برای مدت طولانی کار کنند. اگر قدرت خروجی پشته لیزر ناپایدار باشد ، باعث نوسانات در کیفیت پردازش می شود و بر قوام و نرخ واجد شرایط محصول تأثیر می گذارد. در زمینه تحقیقات علمی ، مانند آزمایش های فیزیکی طولانی مدت یا تجزیه و تحلیل شیمیایی ، پشته لیزر نیز برای حفظ یک خروجی پایدار برای اطمینان از صحت و قابلیت اطمینان داده های تجربی لازم است. به منظور برآورده کردن الزامات ثبات طولانی مدت ، معمولاً یک سری اقدامات در طی فرآیند طراحی و ساخت مانند بهینه سازی سیستم اتلاف گرما ، انتخاب مواد با کیفیت بالا و انجام بسته بندی دقیق مورد نیاز است.
پشته لیزر پالس
پالس کوتاه (سطح نانو ثانیه) و پالس اولتراشورت (سطح Picosecond\/femtosecond):پشته لیزر پالس می تواند خروجی لیزر پالس کوتاه را تولید کند ، که می تواند با توجه به عرض پالس به پالس کوتاه (سطح نانو ثانیه) و پالس اولتراشورت (سطح پیکوس ثانیه\/femtosecond) تقسیم شود. عرض پالس تولید شده توسط پشته لیزر پالس کوتاه در سطح نانو ثانیه است. این لیزر پالس دارای قدرت اوج بالایی است و برای برخی از صحنه ها با نیازهای بالا برای دقت و سرعت پردازش ، مانند برش دقیق و حفاری برخی از مواد فلزی مناسب است. عرض پالس پشته لیزر Pulse Ultrashort به سطح Picosecond یا حتی Femtosecond می رسد. این منطقه توسط یک منطقه بسیار تحت تأثیر گرما مشخص می شود و می تواند مواد را بدون ایجاد آسیب حرارتی آشکار پردازش کند. بنابراین ، برنامه های مهمی در زمینه های پردازش دقیق مانند تولید تراشه نیمه هادی و برش شیشه ای دارد.
برنامه ها:ماشینکاری دقیق ، LIDAR: در ماشینکاری دقیق ، با دقت بالا و چگالی انرژی زیاد پشته های لیزر پالس ، آنها را قادر می سازد تا به ماشینکاری ریز از مواد مختلف مانند تولید اجزای الکترونیکی ریز در صنعت الکترونیک و پردازش لنزهای نوری در میدان نوری دست یابند. در زمینه لیدر ، از پشته های لیزر پالس به عنوان منبع انتشار برای تشخیص اطلاعات فاصله و موقعیت هدف با انتشار پالس های کوتاه یا پالس های اولتراشورت لیزر و سپس دریافت سیگنال نور منعکس شده استفاده می شود. با توجه به ویژگی های لیزرهای پالس شده ، می توان اندازه گیری مسافت با دقت بالا و تشخیص هدف را بدست آورد و از آنها به طور گسترده در رانندگی خودمختار ، هوافضا و سایر زمینه ها استفاده می شود.

طبقه بندی پشته های دیود لیزر با قدرت بالا ساختار و بسته بندی (انباشت عمودی ، آرایه های افقی ، بسته بندی هیبریدی) ، طول موج و ویژگی های خروجی (نزدیک مادون قرمز ، سبک مادون قرمز ، سبک مرئی ، تنظیم) ، روشهای خنک کننده (خنک کننده مایع میکروکانال ، ترموالکنه ، خنک کننده و خنک کننده حالت ، خنک کننده هوا و همرفتی طبیعی) ، خنک کننده و خنک کننده است. (تولید صنعتی ، زیست شناسی پزشکی ، تحقیقات علمی و دفاع ملی). هنگام انتخاب فناوری ، لازم است که به طور جامع نیازهای برق ، دامنه طول موج ، شرایط اتلاف گرما ، محیط کاربردی و مقرون به صرفه را در نظر بگیرید. به عنوان مثال ، پردازش با قدرت بالا صنعتی به ساختارهای بسته بندی عمودی یا بسته بندی ترکیبی با خنک کننده مایع میکرو کانن اولویت می دهد. جراحی دقیق پزشکی می تواند پشته هایی را با نوارهای مادون قرمز نزدیک یا مادون قرمز و کنترل دقیق دما انتخاب کند. در زمینه تحقیقات علمی ، پشته های طول موج قابل تنظیم یا خاص با توجه به نیازهای آزمایشی خاص انتخاب می شوند و برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت با حالت های خنک کننده و رانندگی مناسب همراه می شوند.

اطلاعات تماس:

اگر ایده ای دارید ، احساس راحتی کنید که با ما صحبت کنید. مهم نیست که مشتریان ما در کجا قرار دارند و نیازهای ما چیست ، ما هدف خود را دنبال خواهیم کرد تا با کیفیت بالا ، قیمت پایین و بهترین خدمات به مشتریان خود ارائه دهیم.