Yüksek güçlü lazerler alanında, lazer çubukları vazgeçilmez temel bileşenlerdir. Sadece enerji çıkışının temel birimleri olarak hizmet etmekle kalmaz, aynı zamanda modern optoelektronik mühendisliğinin hassasiyetini ve entegrasyonunu da temsil ederler.—Bu da onlara "lazer sistemlerinin motoru" lakabını kazandırdı. Peki bir lazer çubuğunun yapısı tam olarak nedir ve sadece birkaç milimetrelik bir boyuttan nasıl onlarca hatta yüzlerce watt çıkış gücü sağlar? Bu makale, lazer çubuklarının ardındaki iç mimariyi ve mühendislik sırlarını inceliyor.
1. Lazer Bar Nedir?
Lazer çubuğu, tek bir alt tabaka üzerinde yan yana yerleştirilmiş birden fazla lazer diyot çipinden oluşan yüksek güçlü bir yayıcı cihazdır. Çalışma prensibi tek bir yarı iletken lazerinkine benzese de, lazer çubuğu daha yüksek optik güç ve daha kompakt bir form faktörü elde etmek için çoklu yayıcı düzeni kullanır.
Lazer çubukları, doğrudan lazer kaynağı veya fiber lazerler ve katı hal lazerler için pompa kaynağı olarak endüstriyel, tıbbi, bilimsel ve savunma sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
2. Lazer Çubuğunun Yapısal Bileşimi
Bir lazer çubuğunun iç yapısı, performansını doğrudan belirler. Temel olarak aşağıdaki temel bileşenlerden oluşur:
①Emitör Dizisi
Lazer çubukları genellikle yan yana dizilmiş 10 ila 100 yayıcıdan (lazer boşluğu) oluşur. Her yayıcı yaklaşık 50–150μm genişliğindedir ve lazer ışığı üretmek ve yaymak için bir PN bağlantısı, rezonans boşluğu ve dalga kılavuzu yapısı içeren bağımsız bir kazanç bölgesi görevi görür. Tüm yayıcılar aynı alt tabakayı paylaşsa da, genellikle paralel olarak elektriksel olarak veya bölgeler tarafından çalıştırılırlar.
②Yarıiletken Katman Yapısı
Lazer çubuğunun merkezinde, aşağıdakileri içeren bir yarı iletken katman yığını bulunur:
- P tipi ve N tipi epitaksiyel tabakalar (PN bağlantısını oluşturur)
- Uyarılmış emisyon üreten aktif katman (örneğin, kuantum kuyusu yapısı)
- Yanal ve dikey yönlerde mod kontrolünü sağlayan dalga kılavuzu katmanı
- Lazerin yönsel çıkışını artıran Bragg reflektörleri veya HR/AR kaplamaları
③Alt Tabaka ve Termal Yönetim Yapısı
Yayıcılar, monolitik bir yarı iletken alt tabaka (genellikle GaAs) üzerine büyütülür. Verimli ısı dağılımı için lazer çubuğu, bakır, W-Cu alaşımı veya CVD elmas gibi yüksek iletkenliğe sahip alt montajlara lehimlenir ve ısı emiciler ve aktif soğutma sistemleriyle eşleştirilir.
④Emisyon Yüzeyi ve Kolimasyon Sistemi
Yayılan ışınların geniş sapma açıları nedeniyle, lazer çubukları genellikle kolimasyon ve ışın şekillendirme için mikro lens dizileriyle (FAC/SAC) donatılmıştır. Bazı uygulamalar için ek optikler—silindirik mercekler veya prizmalar gibi—Uzak alan sapmalarını ve ışın kalitesini kontrol etmek için kullanılır.
3. Performansı Etkileyen Temel Yapısal Faktörler
Bir lazer çubuğunun yapısı, stabilitesini, verimliliğini ve hizmet ömrünü belirlemede önemli bir rol oynar. Bazı önemli hususlar şunlardır:
①Termal Yönetim Tasarımı
Lazer çubukları yüksek güç yoğunluğuna ve yoğunlaştırılmış ısıya sahiptir. AuSn lehimleme veya indiyum bağlama ile elde edilen düşük ısıl direnç, homojen ısı dağılımı için mikro kanal soğutmasıyla birleştirilir.
②Kiriş Şekillendirme ve Hizalama
Çoklu yayıcılar genellikle zayıf koherans ve dalga cephesi hizalamasından muzdariptir. Uzak alan ışın kalitesini iyileştirmek için hassas lens tasarımı ve hizalaması kritik öneme sahiptir.
③Stres Kontrolü ve Güvenilirlik
Isıl genleşme katsayılarındaki malzeme uyumsuzlukları, eğilmelere veya mikro çatlaklara yol açabilir. Ambalaj, mekanik gerilimi eşit şekilde dağıtacak ve bozulma olmadan ısıl döngüye dayanacak şekilde tasarlanmalıdır.
4. Lazer Çubuk Tasarımında Gelecekteki Trendler
Daha yüksek güç, daha küçük boyut ve daha yüksek güvenilirlik talebi arttıkça, lazer çubuk yapıları gelişmeye devam ediyor. Başlıca geliştirme alanları şunlardır:
①Dalga Boyu Genişlemesi: 1,5'e kadar genişlemeμm ve orta kızılötesi bantlar
②Minyatürleştirme: Kompakt cihazlarda ve yüksek düzeyde entegre modüllerde kullanım olanağı sağlama
③Akıllı Paketleme: Sıcaklık sensörleri ve durum geri bildirim sistemlerinin dahil edilmesi
④Yüksek Yoğunluklu Yığınlama: Kompakt bir alanda kilovat düzeyinde çıkış elde etmek için katmanlı diziler
5. Sonuç
Olarak"kalp”Yüksek güçlü lazer sistemlerinde, lazer çubuklarının yapısal tasarımı, genel sistemin optik, elektriksel ve termal performansını doğrudan etkiler. Düzinelerce yayıcıyı sadece milimetre genişliğindeki bir yapıya entegre etmek, yalnızca gelişmiş malzeme ve üretim tekniklerini sergilemekle kalmaz, aynı zamanda günümüzün yüksek düzeyde entegrasyonunu da temsil eder.'fotonik endüstrisi.
İleriye bakıldığında, verimli ve güvenilir lazer kaynaklarına olan talep artmaya devam ettikçe, lazer çubuk yapısındaki yenilikler lazer endüstrisinin yeni zirvelere ulaşmasında önemli bir itici güç olmaya devam edecektir.
Eğer sen'Lazer çubuk paketleme, termal yönetim veya ürün seçimi konusunda uzman desteği arıyorsanız, bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.'Özel uygulama ihtiyaçlarınıza uygun, özel çözümler sunmak için buradayız.
Gönderi zamanı: 02 Temmuz 2025