Klasyfikacja stosów laserowych o dużej mocy

Stosy diod laserowych o dużej mocysą urządzeniami złożonymi z wielu diod laserowych o dużej mocy. Są małe i wysokie wydajność. Są one szeroko stosowane w przetwarzaniu przemysłowym (takim jak cięcie i spawanie), chirurgia medyczna, badania naukowe i obrona narodowa. Ich główne zalety obejmują: kompaktowy rozmiar, skalowalne zasilanie do zakresu wielu KW. Takie konfiguracje są zwykle stosowane w pompowaniu lasera w stanie stałym, ukierunkowanych zastosowaniach energii, takich jak usuwanie włosów i przetwarzanie materiałów.

1. Klasyfikacja według struktury i formularza opakowania
① Pionowy stos
Pionowy stos pojedynczego baru: składa się z pojedynczego paska diodowego, a wyższą moc wyjściową osiąga się poprzez układanie wielu prętów w kierunku pionowym. Każdy pasek zawiera wiele układów laserowych, które są elektrycznie połączone szeregowo lub równolegle, aby zapewnić większą pojemność prądu i wyższą moc wyjściową.
Multi-barowy stos pionowy: W celu dalszego zwiększenia mocy, wiele prętów można układać pionowo. Ta struktura może osiągnąć bardzo wysoką gęstość mocy w mniejszej przestrzeni, ale przynosi także większe wyzwania rozpraszania ciepła. Ponieważ wiele prętów jest ściśle rozmieszczonych, trudno jest przeprowadzić i rozproszyć ciepło w kierunku pionowym, a technologia bardziej wydajnej rozpraszania ciepła jest wymagana, aby zapewnić stabilne działanie sprzętu.

Cechy: Główną cechą pionowej struktury układania jest wysoka gęstość mocy, która może generować większą moc laserową w ograniczonej przestrzeni. Jednak ta struktura stoi również przed poważnymi wyzwaniami dotyczącymi rozpraszania ciepła, ponieważ wraz ze wzrostem liczby warstw układania w stosy opór przeniesienia ciepła w kierunku pionowym wzrasta, co może łatwo prowadzić do lokalnego przegrzania i wpływać na wydajność i żywotność diody laserowej.
② Horizontal macierz
Układ liniowy i dwuwymiarowa ekspansja: Horyzontalna tablica odnosi się do układania laserowych prętów diodowych lub innych jednostek emitujących światło w kierunku poziomym w celu utworzenia liniowej lub dwuwymiarowej struktury tablicy. Układ liniowy jest najbardziej podstawową formą, a moc można zwiększyć poprzez zwiększenie liczby słupków; Podczas gdy rozszerzenie dwuwymiarowe jest rozmieszczone zarówno w kierunku poziomym, jak i pionowym, dodatkowo rozszerzając obszar emitujący światło i moc wyjściową.
Cechy: Zaletą poziomej struktury tablicy są jego optymalizacja jednolitości i elastyczność kształtowania plam. Ponieważ jednostki emitujące światło są bardziej równomiernie rozmieszczone w kierunku poziomym, łatwiej jest osiągnąć jednolitość i kontrolę stabilności wiązki. Ponadto, regulując układ tablicy i konstrukcję elementów optycznych, kształt i rozmiar miejsca można elastycznie zmienić, aby zaspokoić potrzeby różnych scenariuszy zastosowania.

③hybrydowa struktura opakowania
Połączone pionowe i poziome roztwór konstrukcyjny: w celu zaspokojenia potrzeb wyższej mocy i bardziej złożonych zastosowań, czasami stosuje się hybrydową strukturę opakowań łączącą projekty pionowe i poziome. Ta struktura zachowuje przewagę wysokiej gęstości mocy pionowego układania układu i ma jednorodność i elastyczność kształtowania punktowego układu poziomego. Dzięki rozsądnym projektowaniu proporcji i układu części pionowych i poziomych można osiągnąć najlepszą równowagę mocy, wydajności i jakości wiązki.
Przypadek aplikacji: System sprzęgania światłowodów jest typowym przypadkiem zastosowania hybrydowej struktury opakowania. W tym systemie stosuje się pionowo stosowany stos diody laserowej jako źródło światła, a wygenerowany laser jest sprzężony z światłowodem przez optyczne urządzenie sprzęgające. Światło optyczne może nie tylko przesyłać laser, ale także dalszy kształt i filtrowanie wiązki, poprawiając w ten sposób jakość wiązki i wydajność transmisji. Struktura ta jest szeroko stosowana w przetwarzaniu materiałów, komunikacji, leczeniu i innych dziedzinach i odegrała ważną rolę w promowaniu rozwoju powiązanych branż.

2. Klasyfikacja według długości fali i charakterystyk wyjściowych
① Pasmo bliskiej podczerwieni (700–1100 nm) -755 nm\/ 808nm\/ 940nm\/ 1064nm stosy diody laserowej
Typowe zastosowania: W dziedzinie przetwarzania materiału stosy diody laserowej w tym pasm można zastosować do cięcia, spawania i obróbki powierzchni materiałów takich jak metale i tworzywa sztuczne. Jego długość fali może być dobrze wchłonięta przez wiele materiałów, osiągając w ten sposób wydajne przetwarzanie. Na przykład w produkcji samochodowej jest wykorzystywany do spawania arkuszy metali zbiorników samochodowych; W branży elektronicznej służy do cięcia i spawania płyt obwodowych. Jeśli chodzi o pompowanie laserowe w stanie stałym, można go wykorzystać jako źródło pompy do zapewnienia energii dla laserów w stanie stałym, na przykład do pompowania laserów w stanie stałym, takim jak ND: YAG. Światło generowane przez stos diody laserowej jest sprzężone ze środkiem wzmocnienia lasera w stanie stałym za pomocą odpowiedniej metody sprzężenia w celu poprawy mocy wyjściowej i wydajności lasera w stanie stałym.

② Pasmo środkowej podczerwieni (1,5–2 μm)
Zastosowanie: Jeśli chodzi o wykrywanie gazu, ponieważ wiele cząsteczek gazu ma charakterystyczne piki absorpcji w paśmie środkowej podczerwieni, stosy diod laserowych w tym pasmach można wykorzystać do wykrycia obecności i stężenia określonych gazów, takich jak monitorowanie szkodliwych gazów w środowisku i komponentach gazu w procesach przemysłowych. W dziedzinie chirurgii medycznej może być stosowany do operacji takich jak cięcie tkanek i krzepnięcie. Charakterystyka penetracji i absorpcji długości fali dla tkanek biologicznych dają jej zalety w niektórych specyficznych scenariuszach chirurgicznych, takich jak niektóre operacje okulistyczne i operacje tkanki miękkiej.
③ Visible Light Band (400–700 nm)
Zastosowanie: W dziedzinie technologii wyświetlania może być używany do laserowych urządzeń wyświetlających, takich jak telewizory laserowe i projektory laserowe, aby uzyskać wyświetlacz obrazu o wysokiej rozdzielczości i wysokiej kolorze nasycenia poprzez modulowanie wiązek laserowych o różnych kolorach. W obrazowaniu biologicznym można go stosować do obrazowania komórkowego, obrazowania tkankowego itp., Aby pomóc biologom w badaniu struktury i funkcji próbek biologicznych. Ze względu na krótką długość fali światła widzialnego może zapewnić wyższą rozdzielczość przestrzenną.
④ Stroundowalny stos długości fali
Technologia regulacji dynamicznej długości fali (takiej jak zewnętrzna sprzężenie zwrotne z krat): Przyjmując technologie, takie jak zewnętrzne sprzężenie zwrotne z kratki, długość fali laserowej można dynamicznie dostosować. Ten przestrajalny stos długości fali ma większą elastyczność w różnych scenariuszach aplikacji. Na przykład w eksperymentach analizy spektralnej lasery o różnych długościach fali można dokładnie wybrać w celu podniecenia próbek w razie potrzeby w celu uzyskania bogatszych informacji spektralnych; W systemach komunikacyjnych o wielu fali może osiągnąć elastyczne przełączanie i przydział długości fali, poprawia pojemność i wydajność systemów komunikacyjnych.

3. Klasyfikacja metodą chłodzenia
① Chłodzenie mikrokanałowe
Zasada i wydajność Przewaga: Chłodzenie mikrokanałowe tworzy małe ciekłe kanały w pobliżu stosu diody laserowej, umożliwiając krążenie płynu chłodzącego w tych kanałach. Ta metoda chłodzenia ma wydajne możliwości wymiany ciepła, ponieważ małe kanały mogą zwiększyć powierzchnię kontaktu między płynem chłodzącym a źródłem ciepła, poprawiając w ten sposób wydajność rozpraszania ciepła. Ciało chłodziwa może szybko przenieść ciepło z diody laserowej podczas procesu przepływu, utrzymując stos na niższym poziomie temperatury i zapewniając jego stabilne działanie.
Zastosowanie sceny o dużej mocy: w scenariuszach aplikacji o dużej mocy, takich jak cięcie laserowe, spawanie i inne urządzenia do przetwarzania, stos diody laserowej wygeneruje dużo ciepła. Mikrokanałowe chłodzenie cieczy może skutecznie poradzić sobie z tym dużym obciążeniem cieplnym i zapewnić wydajność i niezawodność sprzętu przy długoterminowej pracy o dużej mocy. Na przykład w dużych warsztatach przetwarzania metalu stosy diody laserowej za pomocą mikrokanałowego chłodzenia cieczy mogą zapewnić stabilne źródło światła dla bardzo precyzyjnych urządzeń do cięcia laserowego, zapewniając jakość cięcia i wydajności.

② Thermoelectric Cooling (TEC)
Scenariusze wymagające precyzyjnej kontroli temperatury (takich jak instrumenty badań naukowych): chłodzenie termoelektryczne wykorzystuje efekt Peltier materiałów półprzewodnikowych. Gdy prąd przechodzi przez pętlę złożoną z dwóch różnych metali lub półprzewodników, w węźle występuje absorpcja ciepła lub uwalnianie ciepła. Kontrolując kierunek i wielkość prądu, stos diody laserowej można dokładnie kontrolować. Ta metoda chłodzenia może zapewnić bardzo stabilne środowisko temperaturowe. W przypadku niektórych instrumentów badawczych naukowych, które wymagają wyjątkowo wysokiej dokładności temperatury, takich jak spektrometry i wysokie czujniki, termoelektrycznie chłodzony stos diody laserowej może zapewnić, że na wydajność instrumentu nie wpływają fluktuacje temperatury, w ten sposób poprawiając dokładność i niezawodność pomiaru.
③ Air Chłodzenie i naturalne chłodzenie konwekcji
Zastosowanie urządzeń przenośnych o niskiej mocy: chłodzenie powietrza ma na celu wymuszenie przepływu powietrza przez wentylator, aby usunąć ciepło wytwarzane przez stos diody laserowej; Naturalne chłodzenie konwekcji opiera się na konwekcji spowodowanej naturalną różnicą temperatury powietrza w celu rozproszenia ciepła. Te dwie metody chłodzenia nie wymagają złożonych układów chłodzenia i chłodziwa, a także mają proste struktury i niskie koszty. W przypadku urządzeń przenośnych o niskiej mocy, takich jak małe zasięg laserowych i przenośne projektory laserowe, chłodzenie powietrza i naturalne chłodzenie konwekcyjne mogą spełniać wymagania rozpraszania ciepła przy jednoczesnym utrzymaniu przenośności i prostoty urządzenia. Mogą skutecznie rozproszyć ciepło podczas pracy urządzenia, zapobiegając uszkodzeniu stosu diody laserowej przez przegrzanie, jednocześnie nie nakładając zbyt dużego obciążenia na urządzeniu.

4. Klasyfikacja według mocy wyjściowej i trybu jazdy
① Stał laserowy fali ciągłej (CW)
Zasięg zasilania (sto watów do kilowatów):Ciągłe stosy laserowe fali mogą wyświetlać ciągłe i stabilne lasery, a ich zakres mocy może rozciągnąć się od poziomu stu watów do poziomu kilowatów. Ten szeroki zakres zasilania pozwala mu zaspokoić potrzeby różnych scenariuszy aplikacji. Na przykład w przetwarzaniu przemysłowym w przypadku niektórych zadań, takich jak cięcie materiałów i spawanie, które wymagają wyższej mocy, ale nie wyjątkowo wysokich wymagań mocy, stu watach na poziomie ciągłego stosu laserowego może być kompetentny; Podczas gdy w niektórych na dużą skalę eksperymentów produkcji przemysłowej lub badań naukowych o wysokich wymaganiach mocy wymagany jest ciągły stos laserowy na poziomie kilowatów, aby zapewnić wystarczającą energię.
Wymagania dotyczące stabilności długoterminowej:Ponieważ ciągły stos lasera fali musi przez długi czas stale wypierać stabilne lasery, ma wyższe wymagania dotyczące swojej długoterminowej stabilności. W procesie produkcji przemysłowej sprzęt musi działać przez długi czas. Jeśli moc wyjściowa stosu laserowego jest niestabilna, spowoduje wahania jakości przetwarzania i wpłynie na spójność i kwalifikowaną tempo produktu. W dziedzinie badań naukowych, takich jak długoterminowe eksperymenty fizyczne lub analiza chemiczna, stos laserowy jest również wymagany w celu utrzymania stabilnego produkcji, aby zapewnić dokładność i niezawodność danych eksperymentalnych. Aby spełnić wymagania długoterminowej stabilności, podczas procesu projektowania i produkcyjnego zwykle wymagana jest seria miar, takich jak optymalizacja systemu rozpraszania ciepła, wybór materiałów wysokiej jakości i wykonywanie ścisłego opakowania.
② Pulse Laser Stack
Krótki impuls (poziom nanosekundowy) i ultrashort impuls (poziom pikosekund\/femtosekundowy):Stos laserowy impulsów może wytwarzać krótki impuls laserowy, który można podzielić na krótki impuls (poziom nanosekundowy) i puls ultrashortowy (poziom pikosekundowy\/femtosekundowy) zgodnie z szerokością impulsu. Szerokość impulsów generowana przez stos krótkiego pulsowego lasera jest na poziomie nanosekundowym. Ten laser impulsowy ma wysoką moc szczytową i jest odpowiedni dla niektórych scen o wysokich wymaganiach dotyczących dokładności przetwarzania i prędkości, takich jak precyzyjne cięcie i wiercenie niektórych materiałów metalowych. Szerokość impulsu stosu laserowego ultrashortowego dochodzi do poziomu pikosekundowego, a nawet femtosekundowego. Charakteryzuje się wyjątkowo niską strefą dotkniętą ciepłem i może przetwarzać materiały bez powodowania oczywistych uszkodzeń termicznych. Dlatego ma ważne zastosowania w precyzyjnych dziedzinach przetwarzania, takich jak produkcja chipów półprzewodnikowych i cięcie szkła.
Zastosowania:Precyzyjne obróbki, Lidar: W precyzyjnym obróbce, wysoka precyzja i wysoka gęstość energii pulsacyjnych stosów laserowych umożliwiają im osiągnięcie drobnej obróbki różnych materiałów, takich jak produkcja niewielkich elementów elektronicznych w przemyśle elektronicznym i przetwarzanie soczewek optycznych w polu optycznym. W dziedzinie Lidar pulsowane stosy laserowe są wykorzystywane jako źródła emisji do wykrywania odległości i informacji o położeniu celu poprzez emitowanie krótkich impulsów lub ultrashortowych impulsów lasera, a następnie otrzymując odblaskowy sygnał światła. Ze względu na charakterystykę pulsacyjnych laserów można osiągnąć bardzo precyzyjne pomiar odległości i rozpoznawanie celu, a są one szeroko stosowane w autonomicznej jazdy, lotniczej i innych dziedzinach.

Klasyfikacja stosów diod laserowych o dużej mocy obejmuje strukturę i opakowanie (układanie pionowe, tablice poziome, opakowanie hybrydowe), właściwości długości fali i wyjściowej (chłodzenie powietrza w bliskiej podczerwieni, mocy i konwekcji w środkowej podczerwieni i fali napędowej), chłodzenie mikrokanałowe, chłodzenie cieczy, termoelektryczne, chłodzenie powietrza i naturalna konwekcja) (Produkcja przemysłowa, biologia medyczna, badania naukowe i obrona narodowa). Wybierając technologię, konieczne jest kompleksowe uwzględnienie wymagań energetycznych, zakresu długości fali, warunków rozpraszania ciepła, środowiska aplikacji i opłacalności. Na przykład przemysłowe przetwarzanie o dużej mocy nadaje priorytet pionowej strukturze stosu lub hybrydowego opakowania z mikrokanałowym chłodzeniem cieczy; Precyzyjna chirurgia medyczna może wybierać stosy z pasmami bliskiej podczerwieni lub w środkowej podczerwieni i precyzyjną kontrolą temperatury; W dziedzinie badań naukowych wybierane są przestrajalne lub określone stosy długości fali zgodnie z określonymi potrzebami eksperymentalnymi i w połączeniu z odpowiednimi trybami chłodzenia i jazdy, aby zapewnić długoterminowe stabilne działanie.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakieś pomysły, możesz z nami rozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy przestrzegać naszego celu, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą usługę.