Laser Dioda Batang Tunggal

Laser dioda batang tunggal mencakup batang laser dioda MCC dan batang laser dioda CS. Batang Laser Dioda MCC‌ mengacu pada batang laser semikonduktor yang menggunakan pendingin saluran mikro (MCC). MCC Laser Bar terutama digunakan untuk struktur pengemasan laser semikonduktor berdaya tinggi. Fitur intinya adalah kinerja pembuangan panas yang efisien dan kemampuan untuk bekerja di bawah gelombang kontinu siklus tugas tinggi dan gelombang kuasi-kontinu.‌ Batang laser dioda kemasan CS mengacu pada bentuk kemasan laser semikonduktor, di mana "CS" adalah singkatan dari pendinginan konduksi. Bentuk kemasan ini terutama digunakan untuk laser semikonduktor berdaya tinggi, terutama dalam siklus tugas tinggi dan mode operasi berkelanjutan, yang memerlukan solusi pembuangan panas yang efisien.

Bilah PKS

Bilah CS

Penghilang Bulu Genggam

Batang Laser Dioda MCC

Bilah Laser Dioda CS, FAC opsional

Mekanisme pendinginan
‌Pendinginan air‌: Pendinginan air laser adalah untuk menghilangkan panas melalui sirkulasi air. Air diedarkan di dalam dan di luar laser untuk mentransfer panas ke air, dan kemudian didaur ulang setelah dibuang ke radiator. Pendinginan air memiliki konduktivitas termal dan kemampuan perpindahan panas yang tinggi, serta dapat mentransfer panas ke luar lebih cepat, sehingga memastikan pengoperasian laser yang efisien dan stabil serta mengurangi tingkat kegagalan‌.

‌Pendinginan konduksi‌: Pendinginan konduksi biasanya mengacu pada penggunaan sifat konduktivitas termal bahan seperti logam untuk menghilangkan panas. Metode pendinginan ini bergantung pada efisiensi konduktivitas termal material dan biasanya digunakan untuk perangkat kecil atau pembuangan panas lokal‌.

Skenario yang berlaku
‌Pendingin air‌: Cocok untuk skenario yang memerlukan pengoperasian berkelanjutan jangka panjang dan memastikan stabilitas. Pendinginan air dapat memberikan efek pembuangan panas yang lebih baik dan mengurangi tingkat kegagalan. Cocok untuk laser berdaya tinggi atau aplikasi yang memerlukan stabilitas tinggi‌.
‌Pendinginan konduksi‌: Cocok untuk perangkat kecil atau kebutuhan pembuangan panas lokal. Karena pendinginan konduksi bergantung pada efisiensi konduktivitas termal material, efek pembuangan panasnya relatif terbatas, dan cocok untuk perangkat dengan persyaratan daya rendah atau pembuangan panas rendah‌.

Biaya dan kesulitan pemeliharaan
Pendinginan air: memerlukan penggantian filter kerak secara teratur dan penambahan cairan pendingin, sehingga memerlukan biaya perawatan yang tinggi.
Pendinginan konduksi: perawatan yang relatif sederhana, hanya memerlukan pembersihan rutin komponen pembuangan panas, dan biaya perawatan yang rendah.

Mode kerja CW
Mode kerja CW berarti laser beroperasi secara terus menerus, dan energi pancaran sinar keluaran tetap konstan dan tidak terputus. Mode kerja ini cocok untuk aplikasi yang memerlukan energi laser stabil, seperti komunikasi serat optik dan pemrosesan material. Daya keluaran laser CW relatif rendah, namun tetap stabil, sehingga cocok untuk skenario yang memerlukan keluaran energi laser secara terus-menerus. ‌

Mode kerja QCW
Mode kerja QCW artinya laser beroperasi dalam bentuk pulsa, durasi (lebar) setiap pulsa dibatasi, dan terdapat interval tertentu antar pulsa. Laser QCW biasanya memancarkan pulsa berulang kali pada frekuensi tinggi, dan lebar pulsa dapat dimodulasi sesuai kebutuhan untuk mengontrol daya keluaran dan energi pulsa laser. Mode pengoperasian ini cocok untuk skenario aplikasi dengan persyaratan resolusi waktu yang tinggi, seperti sistem radar dan peralatan medis. Pulsa pendek berenergi tinggi dari laser QCW dapat memberikan pengukuran dan efek perawatan yang tepat. ‌

Skenario aplikasi tertentu
‌Mode kerja CW‌: Cocok untuk aplikasi yang memerlukan energi laser stabil, seperti komunikasi serat optik dan pemrosesan material. Dalam aplikasi ini, laser CW dapat memberikan daya keluaran yang stabil untuk memenuhi kebutuhan transmisi sinyal atau pemrosesan material yang berkelanjutan.
‌Mode kerja QCW‌: Cocok untuk aplikasi dengan persyaratan resolusi waktu yang tinggi, seperti sistem radar dan peralatan medis. Pulsa pendek berenergi tinggi dari laser QCW dapat memberikan pengukuran dan efek perawatan yang tepat.

Metode pendinginan yang berbeda: Batang laser kemasan CS mengadopsi pendinginan pasif dan biasanya tidak memerlukan sistem pendinginan tambahan seperti air deionisasi dan pendinginan sirkulasi pompa bertekanan tinggi. Batang laser saluran mikro mengadopsi pendingin cair, terutama pendingin saluran mikro (MCC), yang saluran masuk cairan pendinginnya terletak di dekat batang laser, dengan efisiensi pembuangan panas yang tinggi.
Perbedaan struktural: Struktur batang dioda paket CS relatif sederhana dan mungkin tidak memerlukan desain saluran pendingin yang rumit. Bilah dioda saluran mikro berisi pendingin saluran mikro, yang merupakan bagian penting dari strukturnya untuk pembuangan panas yang efektif.

• Persyaratan pemeliharaan:Paket CS: desain bebas perawatan, tanpa dioda laser saluran mikro, tanpa air deionisasi, dan pendinginan sirkulasi pompa bertekanan tinggi.
• Bilah dioda laser saluran mikro:Perawatan rutin sistem pendingin diperlukan.
• Skenario aplikasi yang berbeda:Karena metode pendinginannya yang bebas perawatan dan sederhana, bilah dioda kemasan CS sangat cocok untuk aplikasi laser tingkat industri.

Bilah dioda saluran mikro lebih cocok untuk digunakan dalam siklus tugas tinggi dan mode kerja berkelanjutan karena efisiensi pembuangan panasnya yang tinggi.

Fungsi utama batang laser CS dengan lensa FAC mencakup pemfokusan cahaya, meningkatkan pengarahan sinar, dan mengurangi sudut divergensi sinar. ‌

Cahaya yang dipancarkan oleh batang laser sudah merupakan sinar laser itu sendiri, namun karena biasanya berbentuk elips atau koma ketika keluar dari resonator, maka diperlukan lensa untuk memfokuskannya. Fungsi lensa adalah untuk memfokuskan sinar-sinar ini ke suatu titik cahaya, sehingga meningkatkan directivity sinar dan mengurangi sudut divergensi sinar‌.

Cahaya Fokus
Lensa dapat secara efektif memfokuskan cahaya yang dipancarkan oleh dioda laser untuk membentuk titik cahaya. Efek pemfokusan ini dapat meningkatkan jarak proyeksi dan kecerahan cahaya secara signifikan, menjadikan penerapan dioda laser lebih efisien dan praktis‌.

Meningkatkan directivity sinar
Dengan memfokuskan melalui lensa, sinar yang dipancarkan dioda laser dapat lebih terkonsentrasi dan terarah. Artinya, sinar dapat merambat ke arah tertentu dengan lebih akurat, mengurangi hamburan dan difusi sinar serta meningkatkan efisiensi transmisi sinar‌.

Kurangi sudut divergensi sinar
Penggunaan lensa dapat secara signifikan mengurangi sudut divergensi sinar yang dipancarkan dioda laser. Sudut divergensi yang berkurang berarti berkas dapat mempertahankan penyebaran yang lebih kecil selama propagasi, sehingga meningkatkan kolimasi dan stabilitas berkas‌.

Saat menggunakan batang laser MCC laser berpendingin air, perhatikan hal-hal berikut‌:
‌Pastikan pemasangan dan sambungan sistem pendingin air‌ yang benar: termasuk pendingin air, pipa air, dan cairan pendingin, periksa apakah sambungannya kuat, dan hindari kebocoran atau rembesan air‌.
‌Pilih cairan pendingin yang sesuai‌: Disarankan untuk menggunakan cairan dengan pembuangan panas yang baik dan sifat anti korosi, seperti air suling atau campuran cairan pendingin, dan hindari penggunaan cairan yang merusak peralatan‌.
‌Kontrol suhu sistem pendingin air‌: Sesuai dengan persyaratan laser dan lingkungan kerja, sesuaikan suhu untuk memastikan peralatan beroperasi pada suhu yang sesuai. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah tidak baik‌.
‌Bersihkan sistem pendingin air secara teratur‌: Hindari pipa air, pendingin, dll. tersumbat oleh kotoran, yang mempengaruhi efisiensi pembuangan panas. Gunakan sikat lembut atau udara bertekanan untuk membersihkan‌.
‌Mencegah pembekuan‌: Di lingkungan bersuhu rendah, pastikan laser dan pendingin air selalu berada di lingkungan di atas 0 derajat Celcius, atau jaga laser dan pendingin air dalam kondisi menyala untuk mencegah air di dalam pipa pembekuan.
‌Gunakan antibeku‌: Saat suhu turun di bawah 0 derajat , gunakan antibeku untuk semua air pendingin; bila tidak digunakan dalam waktu lama atau listrik mati, tiriskan air di dalam pendingin air dan simpan peralatan di lingkungan di atas 5 derajat ‌.
Melalui langkah-langkah di atas, dapat dipastikan bahwa batang laser MCC berpendingin air mempertahankan kinerja optimal dan memperpanjang masa pakainya selama penggunaan.

Komponen dioda laser paket CS terutama mencakup bagian-bagian berikut:

Chip laser: Ini adalah bagian inti dioda laser, yang bertanggung jawab untuk memancarkan sinar laser. Chip laser biasanya terdiri dari sambungan pn yang terdiri dari semikonduktor tipe p dan semikonduktor tipe n, yang berisi lapisan aktif yang memancarkan cahaya dan lapisan yang memantulkan cahaya.

Lapisan metalisasi: Lapisan metalisasi digunakan untuk menghubungkan chip laser dan komponen lainnya. Biasanya dibagi menjadi kotak isolasi, dan katoda dan anoda dirancang pada lapisan ini.

Substrat pemasangan: Substrat pemasangan digunakan untuk memasang dan menopang chip laser serta menyediakan pembuangan panas. Dalam beberapa kasus, media pemasangan juga digunakan untuk mengisolasi unit pendingin.

Jalur pembuangan panas: Untuk memastikan dioda laser tidak terlalu panas selama pengoperasian, biasanya terdapat desain jalur pembuangan panas. Jalur pembuangan panas bisa vertikal atau horizontal, tergantung pada desain kemasannya

‌Efek senyuman sinar laser‌ mengacu pada fakta bahwa dalam susunan laser semikonduktor (LDA), karena tekanan termal yang ditimbulkan selama proses pengemasan, chip laser menghasilkan pembengkokan pancaran cahaya ke arah sumbu cepat, menyebabkan titik cahaya di setiap unit pemancar cahaya tidak berada dalam garis lurus. Fenomena ini dikenal sebagai efek "senyum"‌.

Menyebabkan
Penyebab utama efek "senyuman" adalah ketidaksesuaian koefisien muai panas antara chip laser dan bahan pengemas seperti heat sink substrat selama proses pengemasan, yang mengakibatkan tekanan termal. Tekanan termal ini semakin diperburuk saat laser bekerja, menyebabkan chip laser menekuk, sehingga mempengaruhi linearitas sinar‌.

Pengaruh
Efek "senyum" memiliki dampak signifikan terhadap kualitas sinar, yang terutama diwujudkan dalam penurunan linearitas sinar dan keseragaman distribusi titik cahaya. Hal ini akan meningkatkan kesulitan kolimasi, pembentukan, dan penggabungan serat, sehingga mempengaruhi kinerja laser secara keseluruhan.

Implikasi praktis dan solusinya
Dalam aplikasi praktis, efek "senyuman" akan mempengaruhi kualitas sinar laser semikonduktor berdaya tinggi, terutama pada aplikasi yang memerlukan penyelarasan presisi tinggi. Untuk mengurangi dampak efek “senyum”, hal ini dapat diperbaiki dengan mengoptimalkan proses pengemasan, menggunakan bahan dengan koefisien muai panas yang lebih sesuai, dan mempertimbangkan dampak perubahan suhu terhadap kualitas balok dalam desain.

Penerapan dioda laser CS (LD) dalam teknologi pencetakan terutama mengandalkan efisiensi tinggi, kepadatan daya tinggi, dan kontrol presisi. Dioda laser menghasilkan laser melalui prinsip emisi terstimulasi, yang digunakan untuk mengikis atau menyembuhkan bahan secara akurat selama proses pencetakan.

Prinsip kerja dioda laser
Struktur dasar dioda laser adalah sambungan PN, yang terdiri dari semikonduktor tipe-P dan semikonduktor tipe-N yang diolah dengan pengotor berbeda. Ketika bias maju diterapkan pada sambungan PN, elektron berpindah dari daerah N ke daerah P, dan lubang berpindah dari daerah P ke daerah N. Elektron dan lubang ini bergabung kembali di dekat sambungan PN untuk menghasilkan foton. Untuk menghasilkan laser, emisi terstimulasi dan resonator optik juga diperlukan. Emisi terstimulasi berarti ketika sebuah elektron melompat dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, sebuah foton dilepaskan. Jika foton ini berinteraksi dengan elektron lain pada tingkat energi tinggi, maka elektron tersebut juga akan melepaskan foton dengan frekuensi dan fase yang sama, sehingga mencapai amplifikasi cahaya. Resonator optik menggunakan reflektor untuk memantulkan foton di dalam rongga, selanjutnya meningkatkan jumlah foton dan akhirnya membentuk laser. ‌

Penerapan dioda laser dalam teknologi pencetakan
Dalam teknologi pencetakan, dioda laser terutama digunakan dalam pencetakan laser. Komponen inti dari printer laser adalah pemindai laser, yang memindai permukaan drum fotosensitif dengan sinar laser yang dihasilkan oleh dioda laser. Ketika sinar laser menyinari drum fotosensitif, bahan fotokonduktif pada drum fotosensitif menyerap energi laser dan membentuk gambar laten elektrostatis. Selanjutnya, toner diserap ke gambar laten elektrostatis untuk menyelesaikan proses pencetakan.

Batang dioda laser MCC dapat dikemas ke dalam tumpukan dioda laser. ‌

Batang dioda laser MCC dapat dikemas ke dalam tumpukan dioda laser dengan tumpukan vertikal (V-stack). Laser semikonduktor tumpukan vertikal mengatasi masalah kualitas sinar pada laser susunan horizontal, dan kualitas sinarnya konsisten dengan sinar laser tunggal, sehingga cocok untuk aplikasi dengan persyaratan kualitas sinar tinggi‌. Selain itu, dengan peningkatan teknologi pengemasan, jumlah batang laser dalam laser yang ditumpuk secara vertikal dapat ditingkatkan dari beberapa menjadi 70, dan daya keluaran maksimum juga dapat mencapai KW.

Struktur kemasan
Struktur pengemasan batang dioda laser MCC umumnya mencakup katoda, anoda, saluran masuk dan keluar cairan pendingin. Saluran masuk cairan pendingin dekat dengan anoda susunan laser, sedangkan saluran keluar cairan pendingin dekat dengan katoda‌. Struktur ini memungkinkan batang dioda laser MCC menghilangkan panas secara efektif dan mengelola panas ketika ditumpuk dalam susunan.

Skenario aplikasi
Setelah dikemas ke dalam tumpukan dioda laser, batang dioda laser MCC dapat diterapkan pada berbagai skenario permintaan laser berdaya tinggi, seperti pemrosesan industri, penelitian ilmiah, peralatan medis, dll. Karena keluaran dayanya yang tinggi dan kualitas pancarannya yang baik, MCC batang dioda laser dapat memenuhi persyaratan tinggi untuk peralatan laser di bidang ini setelah dikemas.

Laser dioda batang tunggal tersedia dalam batang dioda laser yang tidak dipasang atau dipasang dalam paket yang didinginkan secara konduktif atau aktif. Kebanyakan batang dioda beroperasi pada wilayah panjang gelombang dari 755 hingga 860 nm atau antara 940 nm dan 980 nm. Panjang gelombang 808 nm (untuk memompa laser neodymium) dan 940 nm (untuk memompa Yb:YAG) adalah yang paling menonjol. Panjang gelombang penting lainnya adalah sekitar 975–980 nm untuk memompa laser dan amplifier serat berdaya tinggi yang didoping erbium atau didoping ytterbium. Dioda berpendingin pasif tipikal ditawarkan pada dudukan CS, paket standar yang kompatibel dengan perlengkapan pemasangan berbasis pendingin termoelektrik (TEC). Pemasangan CS sesuai untuk pengoperasian quasi-CW (QCW) dan CW berdaya sedang. Untuk pendinginan air aktif, digunakan heat sink saluran mikro. Beberapa batang dapat ditumpuk dalam arah horizontal atau vertikal untuk meningkatkan daya keluaran.

Laser dioda batang tunggal berdaya tinggi digunakan secara langsung (sebagai laser dioda langsung) dalam pemrosesan bahan laser (misalnya pengelasan laser dan perawatan permukaan tertentu) dan sebagai laser medis (misalnya untuk terapi fotodinamik, penghapusan tato, operasi laser). Batangan dioda juga dikembangkan lebih lanjut untuk penggunaan militer sebagai senjata laser di medan perang. Untuk daya yang sangat tinggi (di atas sekitar 100 W), seseorang menggunakan tumpukan dioda, yang merupakan beberapa batang dioda yang ditumpuk dalam arah vertikal. Aplikasi umum lainnya adalah pemompaan laser solid-state berkekuatan tinggi – baik laser curah maupun laser serat.

Brandnew Technology, salah satu produsen dan pemasok laser dioda terkemuka di China, memiliki pabrik profesional yang memproduksi LD CS-mount berkualitas tinggi, laser dioda batang tunggal, laser dioda CW dan dijual dengan harga bersaing. Selamat datang di grosir produk kami buatan China.