Жоғары қуатты лазерлер саласында лазер жолақтары таптырмас негізгі компоненттер болып табылады. Олар энергия шығарудың негізгі бірліктері ретінде ғана емес, сонымен қатар қазіргі заманғы оптоэлектрондық инженерияның дәлдігі мен интеграциясын қамтиды.—оларға лақап ат берді: лазерлік жүйелердің «қозғалтқышы». Бірақ лазерлік жолақтың құрылымы қандай және ол бірнеше миллиметр өлшемнен ондаған, тіпті жүздеген ватт шығысты қалай береді? Бұл мақала лазер торларының артындағы ішкі сәулет пен инженерлік құпияларды зерттейді.
1. Лазерлік жолақ дегеніміз не?
Лазерлік жолақ - бір негізге бүйірлік орналасқан бірнеше лазерлік диод чиптерінен тұратын жоғары қуатты сәуле шығаратын құрылғы. Оның жұмыс принципі бір жартылай өткізгішті лазерге ұқсас болғанымен, лазер жолағы жоғары оптикалық қуат пен ықшам форма факторына қол жеткізу үшін көп эмиттерлі орналасуды пайдаланады.
Лазерлік жолақтар өнеркәсіптік, медициналық, ғылыми және қорғаныс салаларында тікелей лазер көздері ретінде немесе талшықты лазерлер мен қатты күйдегі лазерлер үшін сорғы көздері ретінде кеңінен қолданылады.
2. Лазерлік жолақтың құрылымдық құрамы
Лазерлік жолақтың ішкі құрылымы оның өнімділігін тікелей анықтайды. Ол ең алдымен келесі негізгі компоненттерден тұрады:
①Эмитенттердің массиві
Лазерлік жолақтар әдетте қатар орналасқан 10-100 эмитенттерден (лазер қуыстарынан) тұрады. Әрбір эмитент шамамен 50–150μені м және лазер сәулесін генерациялау және шығару үшін PN түйісу, резонанстық қуыс және толқын өткізгіш құрылымы бар тәуелсіз күшейту аймағы ретінде әрекет етеді. Барлық эмитенттер бір субстратты ортақ пайдаланса да, олар әдетте параллель немесе аймақтар бойынша электрмен қозғалады.
②Жартылай өткізгіш қабаттың құрылымы
Лазерлік жолақтың негізінде жартылай өткізгіш қабаттар жинағы орналасқан, оның ішінде:
- P-типті және N-типті эпитаксиалды қабаттар (PN түйісуін құрайтын)
- ынталандырылған эмиссияны тудыратын белсенді қабат (мысалы, ұңғыманың кванттық құрылымы).
- Бүйірлік және тік бағытта режимді басқаруды қамтамасыз ететін толқын бағыттаушы қабат
- Лазердің бағытталған шығысын жақсартатын Bragg рефлекторлары немесе HR/AR жабындары
③Субстрат және жылуды басқару құрылымы
Эмиттер монолитті жартылай өткізгіш субстратта (әдетте GaAs) өсіріледі. Жылуды тиімді тарату үшін лазер жолағы мыс, W-Cu қорытпасы немесе CVD алмас сияқты жоғары өткізгіштік қосалқы қондырғыларға дәнекерленген және жылу қабылдағыштармен және белсенді салқындату жүйелерімен жұптастырылған.
④Эмиссия беті және коллимация жүйесі
Шығарылатын сәулелердің үлкен алшақтық бұрыштарына байланысты лазер жолақтары әдетте коллимация және сәулені кескіндеу үшін микро линзалар массивтерімен (FAC/SAC) жабдықталған. Кейбір қолданбалар үшін қосымша оптика—цилиндрлік линзалар немесе призмалар сияқты—алыс өрістің дивергенциясы мен сәуленің сапасын бақылау үшін қолданылады.
3. Өнімділікке әсер ететін негізгі құрылымдық факторлар
Лазерлік жолақтың құрылымы оның тұрақтылығын, тиімділігін және қызмет ету мерзімін анықтауда шешуші рөл атқарады. Бірнеше негізгі аспектілерге мыналар жатады:
①Жылулық басқаруды жобалау
Лазерлік жолақтар жоғары қуат тығыздығы мен шоғырланған жылумен ерекшеленеді. Төмен термиялық төзімділікке AuSn дәнекерлеу немесе индий байланысы арқылы қол жеткізіледі, бұл біркелкі жылуды тарату үшін микроканалды салқындатумен біріктіріледі.
②Арқалықты пішіндеу және туралау
Бірнеше эмитенттер көбінесе нашар когеренттілік пен толқын бетінің сәйкес келмеуінен зардап шегеді. Дәлдік объектив дизайны мен туралау алыс өріс сәулесінің сапасын жақсарту үшін өте маңызды.
③Күйзелісті бақылау және сенімділік
Термиялық кеңею коэффициенттеріндегі материалдың сәйкес келмеуі деформацияға немесе микрожарықтарға әкелуі мүмкін. Қаптама механикалық кернеуді біркелкі таратуға және деградациясыз термиялық циклге төтеп беруге арналған болуы керек.
4. Лазерлік жолақты жобалаудағы болашақ тенденциялар
Жоғары қуатқа, кішірек өлшемге және үлкен сенімділікке сұраныс өскен сайын, лазерлік жолақ құрылымдары дами береді. Негізгі даму бағыттары мыналарды қамтиды:
①Толқын ұзындығының кеңеюі: 1,5-ке дейін кеңейтуμм және орта инфрақызыл жолақтар
②Миниатюризация: ықшам құрылғыларда және жоғары интеграцияланған модульдерде пайдалануға мүмкіндік береді
③Smart Packaging: Температура сенсорлары мен күй туралы кері байланыс жүйелерін қамтиды
④Жоғары тығыздықты жинақтау: ықшам кеңістікте киловатт деңгейіндегі өнімділікке қол жеткізу үшін қабатты массивтер
5. Қорытынды
ретінде«жүрек»жоғары қуатты лазерлік жүйелер үшін лазер жолақтарының құрылымдық дизайны жалпы жүйенің оптикалық, электрлік және жылулық көрсеткіштеріне тікелей әсер етеді. Ені небәрі миллиметр болатын құрылымға ондаған эмитенттерді біріктіру тек алдыңғы қатарлы материалдар мен дайындау әдістерін көрсетіп қана қоймайды, сонымен қатар бүгінгі күні интеграцияның жоғары деңгейін көрсетеді.'фотоника өнеркәсібі.
Болашаққа қарап, тиімді, сенімді лазер көздеріне сұраныс артып келе жатқандықтан, лазерлік жолақ құрылымындағы инновациялар лазерлік индустрияны жаңа биіктерге көтерудегі негізгі драйвер болып қала береді.
Егер сіз'лазерлік жолақты қаптамада, термиялық басқаруда немесе өнімді таңдауда сараптамалық қолдауды іздесеңіз, бізбен байланысыңыз. Біз'арнайы қолданба қажеттіліктеріңізге сәйкес келетін арнайы шешімдерді ұсыну үшін осында.
Жіберу уақыты: 02 шілде 2025 ж