Dalam bidang laser daya tinggi, batang laser merupakan komponen inti yang sangat penting. Tidak hanya berfungsi sebagai unit dasar keluaran energi, tetapi juga mewujudkan presisi dan integrasi teknik optoelektronik modern.—Hal ini membuat mereka mendapat julukan: "mesin" sistem laser. Tetapi seperti apa sebenarnya struktur batang laser, dan bagaimana ia menghasilkan daya keluaran puluhan atau bahkan ratusan watt hanya dari beberapa milimeter ukurannya? Artikel ini akan membahas arsitektur internal dan rahasia rekayasa di balik batang laser.
1. Apa Itu Laser Bar?
Laser bar 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, laser bar menggunakan tata letak multi-pemancar untuk mencapai daya optik yang lebih tinggi dan faktor bentuk yang lebih kompak.
Batang laser banyak digunakan di berbagai sektor industri, medis, ilmiah, dan pertahanan, baik sebagai sumber laser langsung maupun sebagai sumber pompa untuk laser serat optik dan laser solid-state.
2. Komposisi Struktural Batang Laser
Struktur internal batang laser secara langsung menentukan kinerjanya. Struktur tersebut terutama terdiri dari komponen inti berikut:
①Susunan Pemancar
Batang laser biasanya terdiri dari 10 hingga 100 pemancar (rongga laser) yang disusun berdampingan. Setiap pemancar berukuran sekitar 50–150μBerukuran m dan berfungsi sebagai wilayah penguatan independen, menampilkan sambungan PN, rongga resonansi, dan struktur pandu gelombang untuk menghasilkan dan memancarkan cahaya laser. Meskipun semua emitor berbagi substrat yang sama, mereka biasanya digerakkan secara elektrik secara paralel atau per zona.
②Struktur Lapisan Semikonduktor
Inti dari batang laser tersebut 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 pandu gelombang, memastikan kontrol mode dalam arah lateral dan vertikal.
- Reflektor Bragg atau lapisan HR/AR, yang meningkatkan keluaran laser terarah.
③Struktur Pengelolaan Substrat dan Termal
Emitor tersebut ditumbuhkan pada substrat semikonduktor monolitik (umumnya GaAs). Untuk pembuangan panas yang efisien, batang laser disolder ke submount konduktivitas tinggi seperti tembaga, paduan W-Cu, atau intan CVD, dan dipasangkan dengan heat sink dan sistem pendingin aktif.
④Permukaan Emisi dan Sistem Kolimasi
Karena sudut divergensi berkas yang dipancarkan sangat besar, batang laser biasanya dilengkapi dengan susunan lensa mikro (FAC/SAC) untuk kolimasi dan pembentukan berkas. Untuk aplikasi tertentu, optik tambahan diperlukan.—seperti lensa silindris atau prisma—digunakan untuk mengontrol divergensi medan jauh dan kualitas berkas.
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, yang dicapai melalui penyolderan AuSn atau pengikatan indium, dikombinasikan dengan pendinginan mikrokanal untuk pembuangan panas yang seragam.
②Pembentukan dan Penyelarasan Sinar
Beberapa pemancar seringkali mengalami koherensi yang buruk dan ketidaksejajaran muka gelombang. Desain dan penyelarasan lensa yang presisi sangat penting untuk meningkatkan kualitas berkas medan jauh.
③Pengendalian Stres dan Keandalan
Ketidaksesuaian material dalam koefisien ekspansi termal dapat menyebabkan perubahan bentuk atau retakan mikro. Kemasan harus dirancang untuk mendistribusikan tegangan mekanis secara merata dan tahan terhadap siklus termal tanpa mengalami 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 besar, struktur batang laser terus berevolusi. Arah pengembangan utama meliputi:
①Ekspansi Panjang Gelombang: Meluas hingga 1,5μpita m dan inframerah tengah
②Miniaturisasi: Memungkinkan penggunaan pada perangkat kompak dan modul yang sangat terintegrasi.
③Kemasan Cerdas: Menggabungkan sensor suhu dan sistem umpan balik status.
④Susunan Kepadatan Tinggi: Susunan berlapis untuk mencapai keluaran daya tingkat kilowatt dalam ukuran yang ringkas.
5. Kesimpulan
Sebagai“jantung”Pada sistem laser daya tinggi, desain struktural batang laser secara langsung memengaruhi kinerja optik, listrik, dan termal dari keseluruhan sistem. Mengintegrasikan puluhan pemancar ke dalam struktur yang lebarnya hanya beberapa milimeter tidak hanya menunjukkan teknik material dan fabrikasi canggih, tetapi juga mewakili tingkat integrasi yang tinggi pada teknologi saat ini.'industri fotonika.
Ke depan, seiring dengan 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 Anda'Jika Anda mencari dukungan ahli dalam pengemasan laser bar, manajemen termal, atau pemilihan produk, jangan ragu untuk menghubungi kami. Kami'Kami hadir untuk menyediakan solusi yang disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi spesifik Anda.
Waktu posting: 02 Juli 2025