Dalam bidang laser berkuasa tinggi, bar laser adalah komponen teras yang sangat diperlukan. Ia bukan sahaja berfungsi sebagai unit asas pengeluaran tenaga, tetapi ia juga merangkumi ketepatan dan integrasi kejuruteraan optoelektronik moden—memberi mereka nama samaran: "enjin" sistem laser. Tetapi apakah sebenarnya struktur bar laser, dan bagaimana ia menyampaikan puluhan atau bahkan ratusan watt output daripada saiz beberapa milimeter sahaja? Artikel ini meneroka seni bina dalaman dan rahsia kejuruteraan di sebalik bar laser.
1. Apakah Bar Laser?
Bar laser ialah peranti pemancar kuasa tinggi yang terdiri daripada berbilang cip diod laser yang disusun secara sisi pada satu substrat. Walaupun prinsip kerjanya adalah serupa dengan laser semikonduktor tunggal, bar laser menggunakan susun atur berbilang pemancar untuk mencapai kuasa optik yang lebih tinggi dan faktor bentuk yang lebih padat.
Bar laser digunakan secara meluas merentasi sektor perindustrian, perubatan, saintifik dan pertahanan, sama ada sebagai sumber laser langsung atau sebagai sumber pam untuk laser gentian dan laser keadaan pepejal.
2. Komposisi Struktur Bar Laser
Struktur dalaman bar laser secara langsung menentukan prestasinya. Ia terutamanya terdiri daripada komponen teras berikut:
①Susunan Pemancar
Bar laser biasanya terdiri daripada 10 hingga 100 pemancar (rongga laser) yang disusun bersebelahan. Setiap pemancar adalah kira-kira 50–150μm lebar dan bertindak sebagai kawasan keuntungan bebas, menampilkan persimpangan PN, rongga resonan, dan struktur pandu gelombang untuk menjana dan memancarkan cahaya laser. Walaupun semua pemancar berkongsi substrat yang sama, mereka biasanya didorong secara elektrik secara selari atau mengikut zon.
②Struktur Lapisan Semikonduktor
Di tengah-tengah bar laser adalah timbunan lapisan semikonduktor, termasuk:
- Lapisan epitaxial jenis P dan N (membentuk persimpangan PN)
- Lapisan aktif (cth, struktur telaga kuantum), yang menjana pelepasan yang dirangsang
- Lapisan pandu gelombang, memastikan kawalan mod dalam arah sisi dan menegak
- Reflektor Bragg atau salutan HR/AR, yang meningkatkan output arah laser
③Substrat dan Struktur Pengurusan Terma
Pemancar ditanam pada substrat semikonduktor monolitik (biasanya GaAs). Untuk pelesapan haba yang cekap, bar laser dipateri pada submount kekonduksian tinggi seperti kuprum, aloi W-Cu atau berlian CVD, dan dipasangkan dengan sink haba dan sistem penyejukan aktif.
④Sistem Permukaan Pelepasan dan Penyatuan
Disebabkan oleh sudut perbezaan yang besar bagi rasuk yang dipancarkan, bar laser biasanya dilengkapi dengan tatasusunan kanta mikro (FAC/SAC) untuk penyusunan dan pembentukan rasuk. Untuk aplikasi tertentu, optik tambahan—seperti kanta silinder atau prisma—digunakan untuk mengawal perbezaan medan jauh dan kualiti pancaran.
3. Faktor Struktur Utama Yang Mempengaruhi Prestasi
Struktur bar laser memainkan peranan penting dalam menentukan kestabilan, kecekapan dan hayat perkhidmatannya. Beberapa aspek utama termasuk:
①Reka Bentuk Pengurusan Terma
Bar laser mempunyai ketumpatan kuasa tinggi dan haba pekat. Rintangan haba yang rendah adalah penting, dicapai melalui pematerian AuSn atau ikatan indium, digabungkan dengan penyejukan saluran mikro untuk pelesapan haba yang seragam.
②Pembentukan dan Penjajaran Rasuk
Pemancar berbilang sering mengalami keselarasan yang lemah dan salah jajaran muka gelombang. Reka bentuk dan penjajaran kanta ketepatan adalah penting untuk meningkatkan kualiti pancaran medan jauh.
③Kawalan Tekanan dan Kebolehpercayaan
Ketidakpadanan bahan dalam pekali pengembangan terma boleh menyebabkan ledingan atau retakan mikro. Pembungkusan mesti direka bentuk untuk mengagihkan tekanan mekanikal secara sama rata dan menahan kitaran haba tanpa degradasi.
4. Trend Masa Depan dalam Reka Bentuk Bar Laser
Apabila permintaan untuk kuasa yang lebih tinggi, saiz yang lebih kecil dan kebolehpercayaan yang lebih besar semakin meningkat, struktur bar laser terus berkembang. Arah pembangunan utama termasuk:
①Peluasan Panjang Gelombang: Melanjutkan ke 1.5μm dan jalur inframerah pertengahan
②Pengecilan: Mendayakan penggunaan dalam peranti padat dan modul yang sangat bersepadu
③Pembungkusan Pintar: Menggabungkan penderia suhu dan sistem maklum balas status
④Susun Ketumpatan Tinggi: Tatasusunan berlapis untuk mencapai output tahap kilowatt dalam jejak yang padat
5. Kesimpulan
Sebagai“hati”sistem laser berkuasa tinggi, reka bentuk struktur bar laser secara langsung mempengaruhi prestasi optik, elektrik dan terma keseluruhan sistem. Mengintegrasikan berpuluh-puluh pemancar ke dalam struktur hanya milimeter lebar bukan sahaja mempamerkan bahan termaju dan teknik fabrikasi, tetapi juga mewakili tahap integrasi yang tinggi pada masa kini'industri fotonik.
Memandang ke hadapan, apabila permintaan untuk sumber laser yang cekap dan boleh dipercayai terus meningkat, inovasi dalam struktur bar laser akan kekal sebagai pemacu utama dalam memajukan industri laser ke tahap yang lebih tinggi.
jika anda'sedang mencari sokongan pakar dalam pembungkusan bar laser, pengurusan haba, atau pemilihan produk, sila hubungi kami. Kami'kembali ke sini untuk menyediakan penyelesaian yang disesuaikan agar sepadan dengan keperluan aplikasi khusus anda.
Masa siaran: Jul-02-2025