Në fushën e lazerëve me fuqi të lartë, shufrat lazer janë komponentë thelbësorë të domosdoshëm. Jo vetëm që shërbejnë si njësi themelore të prodhimit të energjisë, por ato gjithashtu mishërojnë saktësinë dhe integrimin e inxhinierisë moderne optoelektronike.—duke u dhënë atyre nofkën: "motori" i sistemeve lazer. Por çfarë është saktësisht struktura e një shufre lazeri dhe si jep ajo dhjetëra apo edhe qindra vat fuqi dalëse vetëm nga disa milimetra në madhësi? Ky artikull eksploron arkitekturën e brendshme dhe sekretet inxhinierike pas shufrave lazer.
1. Çfarë është një shirit lazeri?
Një shufër lazeri është një pajisje emetuese me fuqi të lartë e përbërë nga çipa të shumëfishta diodash lazeri të vendosura anash në një substrat të vetëm. Ndërsa parimi i saj i punës është i ngjashëm me atë të një lazeri të vetëm gjysmëpërçues, shufra lazeri përdor një paraqitje me shumë emetues për të arritur fuqi optike më të lartë dhe një faktor forme më kompakt.
Shufrat lazer përdoren gjerësisht në sektorët industrialë, mjekësorë, shkencorë dhe të mbrojtjes, qoftë si burime të drejtpërdrejta lazeri ose si burime pompash për lazerët me fibra dhe lazerët në gjendje të ngurtë.
2. Përbërja Strukturore e një Shufre Lazeri
Struktura e brendshme e një shufre lazer përcakton drejtpërdrejt performancën e saj. Ajo përbëhet kryesisht nga komponentët kryesorë të mëposhtëm:
①Grupi i Emetuesve
Shufrat lazer zakonisht përbëhen nga 10 deri në 100 emetues (zgavra lazeri) të vendosura krah për krah. Çdo emetues është rreth 50–150μm i gjerë dhe vepron si një rajon fitimi i pavarur, që paraqet një kryqëzim PN, zgavër rezonante dhe strukturë valëpërçuese për të gjeneruar dhe emetuar dritë lazeri. Ndërsa të gjithë emetuesit ndajnë të njëjtin substrat, ata zakonisht drejtohen elektrikisht paralelisht ose sipas zonave.
②Struktura e Shtresës së Gjysmëpërçuesit
Në zemër të shufrës lazer është një grumbull shtresash gjysmëpërçuese, duke përfshirë:
- Shtresat epitaksiale të tipit P dhe tipit N (që formojnë kryqëzimin PN)
- Shtresa aktive (p.sh., struktura e pusit kuantik), e cila gjeneron emetim të stimuluar
- Shtresa e valëudhëzuesit, duke siguruar kontrollin e modalitetit në drejtimet anësore dhe vertikale
- Reflektorë Bragg ose veshje HR/AR, të cilat rrisin daljen e drejtuar të lazerit
③Struktura e Menaxhimit të Substratit dhe Termikës
Emetuesit rriten në një substrat gjysmëpërçues monolit (zakonisht GaAs). Për shpërndarje efikase të nxehtësisë, shufra lazer ngjitet në mbështetëse me përçueshmëri të lartë si bakri, aliazhi W-Cu ose diamanti CVD, dhe çiftëzohet me radiatorë dhe sisteme ftohëse aktive.
④Sistemi i Sipërfaqes së Emetimit dhe Kolimacionit
Për shkak të këndeve të mëdha të divergjencës së rrezeve të emetuara, shufrat lazer zakonisht janë të pajisura me grupe mikro-lentesh (FAC/SAC) për kolimim dhe formësim të rrezes. Për aplikime të caktuara, optikë shtesë—siç janë lentet cilindrike ose prizmat—përdoren për të kontrolluar divergjencën e fushës së largët dhe cilësinë e rrezes.
3. Faktorët kryesorë strukturorë që ndikojnë në performancë
Struktura e një shufre lazeri luan një rol vendimtar në përcaktimin e stabilitetit, efikasitetit dhe jetëgjatësisë së tij. Disa aspekte kryesore përfshijnë:
①Projektimi i Menaxhimit Termik
Shufrat lazer kanë dendësi të lartë fuqie dhe nxehtësi të përqendruar. Rezistenca e ulët termike është thelbësore, e arritur nëpërmjet saldimit AuSn ose lidhjes së indiumit, e kombinuar me ftohjen e mikrokanaleve për shpërndarje uniforme të nxehtësisë.
②Formësimi dhe Rreshtimi i Trarit
Emetuesit e shumtë shpesh vuajnë nga koherenca e dobët dhe mospozicionimi i frontit të valës. Projektimi dhe pozicionimi i saktë i lenteve janë kritikë për përmirësimin e cilësisë së rrezes së fushës së largët.
③Kontroll i Stresit dhe Besueshmëri
Mospërputhjet e materialeve në koeficientët e zgjerimit termik mund të çojnë në deformim ose mikroçarje. Paketimi duhet të jetë i projektuar për të shpërndarë stresin mekanik në mënyrë të barabartë dhe për t'i bërë ballë ciklit termik pa degradim.
4. Trendet e ardhshme në projektimin e shufrave me lazer
Ndërsa kërkesa për fuqi më të lartë, madhësi më të vogël dhe besueshmëri më të madhe rritet, strukturat e shufrave lazer vazhdojnë të evoluojnë. Drejtimet kryesore të zhvillimit përfshijnë:
①Zgjerimi i gjatësisë së valës: Zgjerimi në 1.5μm dhe brezat e infra të kuqe të mesme
②Miniaturizimi: Mundësimi i përdorimit në pajisje kompakte dhe module shumë të integruara
③Paketimi inteligjent: Përfshirja e sensorëve të temperaturës dhe sistemeve të reagimit të statusit
④Grumbullim me Dendësi të Lartë: Matrica të shtresuara për të arritur prodhim në nivel kilovati në një sipërfaqe kompakte.
5. Përfundim
Ndërsa“zemër"të sistemeve lazer me fuqi të lartë, dizajni strukturor i shufrave lazer ndikon drejtpërdrejt në performancën optike, elektrike dhe termike të sistemit në tërësi. Integrimi i dhjetëra emetuesve në një strukturë vetëm disa milimetra të gjerë jo vetëm që tregon teknika të përparuara të materialeve dhe prodhimit, por gjithashtu përfaqëson nivelin e lartë të integrimit në ditët e sotme.'Industria e fotonikës.
Duke parë përpara, ndërsa kërkesa për burime lazeri efikase dhe të besueshme vazhdon të rritet, inovacionet në strukturën e shufrave lazer do të mbeten një nxitës kryesor në avancimin e industrisë së lazerëve në nivele të reja.
Nëse ti'Nëse kërkoni mbështetje nga ekspertë në paketimin e shufrave lazer, menaxhimin termik ose përzgjedhjen e produkteve, mos ngurroni të na kontaktoni. Ne'Jemi këtu për të ofruar zgjidhje të personalizuara që përputhen me nevojat tuaja specifike të aplikimit.
Koha e postimit: 02 korrik 2025