Dalam bidang laser berkuasa tinggi, bar laser merupakan komponen teras yang sangat diperlukan. Ia bukan sahaja berfungsi sebagai unit asas output tenaga, tetapi ia juga merangkumi ketepatan dan penyepaduan kejuruteraan optoelektronik moden.—memberikan mereka nama panggilan: "enjin" sistem laser. Tetapi apakah sebenarnya struktur bar laser, dan bagaimana ia menghasilkan puluhan atau ratusan watt output hanya dari saiz beberapa milimeter? Artikel ini meneroka seni bina dalaman dan rahsia kejuruteraan di sebalik bar laser.
1. Apakah Bar Laser?
Bar laser ialah peranti pemancar berkuasa tinggi yang terdiri daripada berbilang cip diod laser yang disusun secara sisi pada satu substrat. Walaupun prinsip kerjanya 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 50–150μselebar m dan bertindak sebagai kawasan gandaan bebas, yang menampilkan simpang PN, rongga resonan dan struktur pandu gelombang untuk menjana dan memancarkan cahaya laser. Walaupun semua pemancar berkongsi substrat yang sama, ia biasanya dipacu secara elektrik secara selari atau mengikut zon.
②Struktur Lapisan Semikonduktor
Di tengah-tengah bar laser terdapat timbunan lapisan semikonduktor, termasuk:
- Lapisan epitaksi jenis-P dan jenis-N (membentuk simpang PN)
- Lapisan aktif (contohnya, struktur telaga kuantum), yang menghasilkan pancaran terangsang
- Lapisan pandu gelombang, memastikan kawalan mod dalam arah sisi dan menegak
- Pemantul Bragg atau salutan HR/AR, yang meningkatkan output berarah laser
③Struktur Pengurusan Substrat dan Terma
Pemancar ditumbuhkan 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 dan Kolimasi Pelepasan
Disebabkan sudut divergensi yang besar bagi pancaran yang dipancarkan, bar laser biasanya dilengkapi dengan susunan kanta mikro (FAC/SAC) untuk kolimasi dan pembentukan pancaran. 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 jangka hayatnya. 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 mikrosaluran untuk pelesapan haba yang seragam.
②Pembentukan dan Penjajaran Rasuk
Pemancar berbilang sering mengalami koheren yang lemah dan ketidaksejajaran muka gelombang. Reka bentuk dan penjajaran kanta jitu adalah penting untuk meningkatkan kualiti pancaran medan jauh.
③Kawalan dan Kebolehpercayaan Tekanan
Ketidakpadanan bahan dalam pekali pengembangan haba boleh menyebabkan lengkungan atau mikrorekahan. Pembungkusan mesti direka bentuk untuk mengagihkan tekanan mekanikal secara sekata dan menahan kitaran haba tanpa degradasi.
4. Trend Masa Depan dalam Reka Bentuk Bar Laser
Seiring dengan peningkatan permintaan untuk kuasa yang lebih tinggi, saiz yang lebih kecil dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi, struktur bar laser terus berkembang. Arah pembangunan utama termasuk:
①Pengembangan Panjang Gelombang: Melanjutkan kepada 1.5μm dan jalur inframerah pertengahan
②Peminiaturan: Membolehkan penggunaan dalam peranti padat dan modul yang sangat bersepadu
③Pembungkusan Pintar: Menggabungkan sensor suhu dan sistem maklum balas status
④Penimbunan Ketumpatan Tinggi: Tatasusunan berlapis untuk mencapai output tahap kilowatt dalam jejak padat
5. Kesimpulan
Sebagai"jantung"Bagi sistem laser berkuasa tinggi, reka bentuk struktur bar laser secara langsung mempengaruhi prestasi optik, elektrik dan haba keseluruhan sistem. Mengintegrasikan berpuluh-puluh pemancar ke dalam struktur yang hanya selebar milimeter bukan sahaja mempamerkan teknik bahan dan fabrikasi yang canggih, tetapi juga mewakili tahap integrasi yang tinggi pada masa kini.'industri fotonik.
Menjelang masa hadapan, memandangkan permintaan untuk sumber laser yang cekap dan andal terus meningkat, inovasi dalam struktur bar laser akan kekal sebagai pemacu utama dalam memajukan industri laser ke tahap yang lebih tinggi.
Jika anda'Jika anda sedang mencari sokongan pakar dalam pembungkusan bar laser, pengurusan haba atau pemilihan produk, sila hubungi kami. Kami'di sini untuk menyediakan penyelesaian khusus yang sepadan dengan keperluan aplikasi khusus anda.
Masa siaran: 02-Julai-2025