Untuk Apa Tumpukan Dioda Laser Digunakan?

Tumpukan dioda lasermewakili kemajuan penting dalam teknologi fotonik, yang memungkinkan pembangkitan daya optik yang kuat dari sumber yang ringkas. Sebagai “mesin energi” yang sangat efisien, mereka sangat diperlukan dalam industri manufaktur, terapi medis, penelitian ilmiah, dan sistem pertahanan.
 

1. Inti Teknologi Tumpukan Dioda Laser

1.1 Arsitektur Dasar dan Prinsip Operasi

Unit dasar tumpukan adalahbatang dioda laser, susunan monolitik yang terdiri dari emitor tunggal yang dibuat-demi-bersisian pada satu chip semikonduktor. Batang-batang ini kemudian ditumpuk secara vertikal, dengan jumlah batang menentukan total daya keluaran. Teknologi penumpukan terutama ditentukan oleh metode pendinginan:

Pendingin-saluran mikro:Memanfaatkan pendingin cair yang sangat-efisien langsung di dalam unit pendingin, hal ini memungkinkan kepadatan pengepakan dan kepadatan daya tertinggi, seringkali melebihi 1 kW/cm².

Paket Didinginkan Secara Konduktif:Pendekatan yang lebih kuat dan sering kali lebih murah-di mana batang dipasang pada penyebar panas pasif, cocok untuk aplikasi dengan kebutuhan termal yang tidak terlalu ekstrim.

Karakteristik penting dari output adalah perbedaan yang mencolok antara keduanyasumbu-cepat(tegak lurus terhadap persimpangan p-n) dansumbu-lambatdivergensi (sejajar dengan persimpangan p-n). Sinar yang sangat asimetris dan berbeda ini menghadirkan tantangan utama bagi sebagian besar aplikasi.

1.2 Metrik Kinerja Inti

Daya Keluaran dan Kepadatan Daya:Tumpukan komersial tersedia mulai dari ratusan watt hingga lebih dari 100 kW dari satu bukaan. Kepadatan daya adalah faktor penting yang berdampak langsung pada efisiensi aplikasi.

Dinding-Efisiensi Steker (WPE):Biasanya melebihi 50%, efisiensi luar biasa ini berarti biaya operasional yang lebih rendah, beban manajemen termal yang lebih rendah, dan portabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan teknologi laser-berkekuatan tinggi lainnya seperti laser yang dipompa lampu-atau DPSS.

Rentang Panjang Gelombang:Meskipun teknologi paling matang ada pada rentang 780-980 nm (didorong oleh pemompaan media penguatan Nd dan Yb), tumpukan tersedia mulai dari warna biru tampak (berbasis GaN-) hingga inframerah-tengah (Laser Kaskade Kuantum).

Seumur Hidup dan Keandalan:Masa hidup puluhan ribu jam adalah hal biasa. Keandalan dinilai melalui uji penuaan yang dipercepat, dengan mode kegagalan yang sering dikaitkan dengan kerusakan cermin optik (COMD) atau degradasi faset secara bertahap.

2. Pandangan Panorama Beragam Aplikasi

2.1 Manufaktur Industri – Alat Pemrosesan yang "Tidak Dapat Dihancurkan".

Pemompaan Laser-Status Padat (Aplikasi Dominan):

Laser Disk:Tumpukan memompa kristal-disk tipis, sehingga menghasilkan daya yang sangat tinggi dengan kualitas pancaran sinar dan manajemen termal yang sangat baik.

Laser Serat:Tumpukan digunakan untuk memompa serat aktif-berlapis ganda, yang berfungsi sebagai sumber pekerja keras untuk-laser serat modern berdaya tinggi.

Laser Batang dan Pelat:Memompa kristal Nd:YAG atau Yb:YAG tradisional untuk berbagai sistem industri dan militer.

Pemrosesan Bahan Langsung:

Pengelasan Plastik:Melalui pembentukan sinar yang presisi (misalnya, menciptakan fokus garis), tumpukan memungkinkan pengelasan transmisi plastik dengan kecepatan dan kualitas tinggi.

Kelongsong dan Permukaan Keras:Digunakan untuk menyimpan lapisan- tahan aus atau-korosi pada komponen logam besar seperti katup mesin atau bilah turbin.

Mematri dan Menyolder:Menyediakan sumber panas untuk menyambung logam yang berbeda.

2.2 Terapi Medis dan Estetika – Pisau Bedah yang "Tepat dan Minimal Invasif"

Operasi:Digunakan sebagai alat pemotongan dan ablasi dalam prosedur yang memerlukan pemotongan dan koagulasi secara bersamaan.

Estetika:Sumber cahaya utama untuk menghilangkan bulu, peremajaan kulit, dan sistem penghilangan tato.

Kedokteran gigi:Diterapkan untuk memutihkan gigi dan perawatan jaringan keras.

Terapi Fotodinamik (PDT):Mengaktifkan obat fotosensitisasi untuk mengobati kanker tertentu.

2.3 Penelitian Ilmiah dan Teknologi Perbatasan – “Lampu Pencari” untuk Hal-hal yang Belum Diketahui

Memompa Laser Ultracepat:Berfungsi sebagai pompa yang kuat dan efisien untuk Ti:Sapphire dan amplifier ultracepat lainnya.

Pendinginan dan Perangkap Atom:Memberikan panjang gelombang tepat yang diperlukan untuk perangkap optik-magneto (MOT) dalam penelitian fisika atom dingin dan komputasi kuantum.

Konversi Frekuensi Nonlinier:Memompa osilator parametrik optik (OPO) untuk menghasilkan panjang gelombang pertengahan-IR atau THz tertentu.

2.4 Pertahanan dan Keamanan – Inti "Keputusan-Superioritas".

Senjata Energi Terarah (DEW):Bertindak sebagai sumber pompa utama untuk sistem-laser berenergi tinggi (HEL) atau, dalam beberapa konsep, sebagai senjata-efek langsung dalam dioda-laser alkali yang dipompa (DPAL).

Penanggulangan Inframerah (IRCM):Mengganggu panas-pencari rudal dengan memancarkan sinyal IR termodulasi yang kuat.

Iluminasi dan Mulai:Digunakan dalam penerangan IR aktif untuk penglihatan malam dan sistem LIDAR untuk identifikasi dan jangkauan target.

2.5 Penerapan Penting Lainnya

Komunikasi Luar Angkasa:Memompa-penguat serat berdaya tinggi untuk-komunikasi optik ruang bebas antara satelit dan stasiun bumi.

Pencetakan dan Tampilan:Memompa laser-keadaan padat yang menghasilkan cahaya merah, hijau, dan biru (RGB) untuk-proyeksi laser kecerahan tinggi dan bioskop.

3. Tren Masa Depan

Mengejar Kecerahan Lebih Tinggi:Industri ini beralih dari sekedar meningkatkan daya mentah menjadi memaksimalkan kecerahan melalui peningkatan kualitas sinar dan penggabungan spektral yang canggih.

Kecerdasan dan Modularitas:Pengembangan modul "plug{0}}and-play" yang mengintegrasikan tumpukan dioda, driver, pendingin, dan elektronik kontrol untuk menyederhanakan integrasi sistem.

Eksplorasi Material Baru:Kemajuan dalam tumpukan dioda langsung-biru dan hijau berbasis GaN, dan pematangan tumpukan Quantum Cascade Laser untuk IR-tengah.

Pengurangan Biaya dan Peningkatan Keandalan:Peningkatan berkelanjutan dalam hasil produksi dan teknik pengemasan untuk menurunkan biaya dan membuka pasar industri baru.

4. Kesimpulan

Tumpukan dioda laser telah mengukuhkan posisi strategisnya sebagai teknologi yang memungkinkan fotonik{0}}berkekuatan tinggi. Efisiensi-steker dinding, skalabilitas daya, dan keserbagunaannya yang tak tertandingi menjadikannya sumber pilihan di berbagai bidang yang menakjubkan. Masa depan teknologi ini tidak hanya terletak pada pencapaian daya yang lebih tinggi, namun juga pada upaya tanpa henti untuk mencapai tujuan akhir: "sumber foton ideal" yang ringkas, efisien, dan hemat biaya-dengan kecerahan setinggi mungkin, yang mampu membuka aplikasi yang belum pernah dibayangkan.

Informasi kontak:

Jika Anda punya ide, jangan ragu untuk berbicara dengan kami. Tidak peduli di mana pelanggan kami berada dan apa kebutuhan kami, kami akan mengikuti tujuan kami untuk menyediakan pelanggan kami dengan kualitas tinggi, harga murah, dan layanan terbaik.