Dalam bidang laser berdaya tinggi, batang laser merupakan komponen inti yang sangat penting. Batang laser tidak hanya berfungsi sebagai unit dasar keluaran energi, tetapi juga mewujudkan presisi dan integrasi rekayasa optoelektronik modern.—Sehingga mereka dijuluki: "mesin" sistem laser. Namun, apa sebenarnya struktur batang laser, dan bagaimana ia menghasilkan daya puluhan atau bahkan ratusan watt hanya dari ukuran beberapa milimeter? Artikel ini membahas arsitektur internal dan rahasia rekayasa di balik batang laser.
1. Apa itu Laser Bar?
Batang laser adalah perangkat pemancar daya tinggi yang terdiri dari beberapa chip dioda laser yang disusun secara lateral pada satu substrat. Meskipun prinsip kerjanya mirip dengan laser semikonduktor tunggal, batang laser menggunakan tata letak multi-emitor untuk mencapai daya optik yang lebih tinggi dan faktor bentuk yang lebih ringkas.
Batang laser banyak digunakan di sektor industri, medis, ilmiah, dan pertahanan, baik sebagai sumber laser langsung maupun sebagai sumber pompa untuk laser serat dan laser solid-state.
2. Komposisi Struktur Batang Laser
Struktur internal batang laser secara langsung menentukan kinerjanya. Batang laser terutama terdiri dari komponen-komponen inti berikut:
1Susunan Emitor
Batang laser biasanya terdiri dari 10 hingga 100 pemancar (rongga laser) yang disusun berdampingan. Setiap pemancar berukuran sekitar 50–150μLebarnya 1 m dan bertindak sebagai daerah penguatan independen, yang dilengkapi sambungan PN, rongga resonansi, dan struktur pandu gelombang untuk menghasilkan dan memancarkan cahaya laser. Meskipun semua pemancar menggunakan substrat yang sama, mereka biasanya digerakkan secara elektrik secara paralel atau berdasarkan zona.
2Struktur Lapisan Semikonduktor
Inti dari batang laser adalah tumpukan lapisan semikonduktor, termasuk:
- Lapisan epitaksial tipe P dan tipe N (membentuk sambungan PN)
- Lapisan aktif (misalnya, struktur sumur kuantum), yang menghasilkan emisi terstimulasi
- Lapisan pemandu gelombang, memastikan kontrol mode dalam arah lateral dan vertikal
- Reflektor Bragg atau pelapis HR/AR, yang meningkatkan keluaran arah laser
3Struktur Manajemen Substrat dan Termal
Pemancar ditanam di atas substrat semikonduktor monolitik (umumnya GaAs). Untuk pembuangan panas yang efisien, batang laser disolder ke submount berkonduktivitas tinggi seperti tembaga, paduan W-Cu, atau berlian CVD, dan dipasangkan dengan heat sink dan sistem pendingin aktif.
4Sistem Permukaan Emisi dan Kolimasi
Karena sudut divergensi sinar yang dipancarkan sangat besar, batang laser biasanya dilengkapi dengan susunan lensa mikro (FAC/SAC) untuk kolimasi dan pembentukan sinar. Untuk aplikasi tertentu, optik tambahan—seperti lensa silinder atau prisma—digunakan untuk mengendalikan divergensi medan jauh dan kualitas sinar.
3. Faktor Struktural Utama yang Mempengaruhi Kinerja
Struktur batang laser memainkan peran penting dalam menentukan stabilitas, efisiensi, dan masa pakainya. Beberapa aspek kunci meliputi:
1Desain Manajemen Termal
Batang laser memiliki kepadatan daya tinggi dan panas terkonsentrasi. Resistansi termal rendah sangat penting, dicapai melalui penyolderan AuSn atau ikatan indium, dikombinasikan dengan pendinginan mikrokanal untuk pembuangan panas yang merata.
2Pembentukan dan Penyelarasan Balok
Beberapa emitor sering kali mengalami koherensi yang buruk dan ketidaksejajaran muka gelombang. Desain dan penyelarasan lensa yang presisi sangat penting untuk meningkatkan kualitas sinar jarak jauh.
3Pengendalian Stres dan Keandalan
Ketidaksesuaian material dalam koefisien ekspansi termal dapat menyebabkan lengkungan atau retakan mikro. Kemasan harus dirancang untuk mendistribusikan tekanan mekanis secara merata dan menahan siklus termal tanpa degradasi.
4. Tren Masa Depan dalam Desain Laser Bar
Seiring meningkatnya permintaan akan daya yang lebih tinggi, ukuran yang lebih kecil, dan keandalan yang lebih tinggi, struktur batang laser terus berkembang. Arah pengembangan utama meliputi:
1Ekspansi Panjang Gelombang: Memperluas ke 1,5μpita inframerah m dan menengah
2Miniaturisasi: Memungkinkan penggunaan pada perangkat kompak dan modul yang sangat terintegrasi
3Kemasan Cerdas: Menggabungkan sensor suhu dan sistem umpan balik status
4Penumpukan Kepadatan Tinggi: Susunan berlapis untuk mencapai output tingkat kilowatt dalam ukuran yang ringkas
5. Kesimpulan
Sebagai“jantung"Dalam sistem laser berdaya tinggi, desain struktural batang laser secara langsung memengaruhi kinerja optik, listrik, dan termal sistem secara keseluruhan. Integrasi puluhan emitor ke dalam struktur selebar hanya beberapa milimeter tidak hanya menunjukkan material dan teknik fabrikasi yang canggih, tetapi juga mencerminkan tingkat integrasi yang tinggi dalam teknologi laser saat ini.'industri fotonik.
Ke depannya, seiring terus meningkatnya permintaan akan sumber laser yang efisien dan andal, inovasi dalam struktur batang laser akan tetap menjadi pendorong utama dalam memajukan industri laser ke tingkat yang lebih tinggi.
Jika kamu'Jika Anda mencari dukungan ahli dalam pengemasan batang laser, manajemen termal, atau pemilihan produk, jangan ragu untuk menghubungi kami. Kami'ada di sini untuk memberikan solusi khusus untuk memenuhi kebutuhan aplikasi spesifik Anda.
Waktu posting: 02-Jul-2025