Am Beräich vun den Héichleistungslaser sinn Laserbaren onverzichtbar Kärkomponenten. Si déngen net nëmmen als fundamental Eenheeten vun der Energieausgab, mä si verkierperen och d'Prezisioun an d'Integratioun vun der moderner optoelektronescher Ingenieurskonscht.—doduerch kruten si de Spëtznumm: de "Motor" vu Lasersystemer. Mee wat genau ass d'Struktur vun enger Laserbar, a wéi liwwert se Zénger oder souguer Honnerte vu Watt Leeschtung mat just e puer Millimeter Gréisst? Dësen Artikel ënnersicht déi intern Architektur an Ingenieursgeheimnisser hannert Laserbaren.
1. Wat ass eng Laserbar?
Eng Laserbar ass en Apparat mat héijer Leeschtung, deen aus verschiddene Laserdiodenchips zesummegesat ass, déi seitlech op engem eenzege Substrat arrangéiert sinn. Wärend säi Funktionsprinzip ähnlech wéi dee vun engem eenzege Hallefleederlaser ass, benotzt d'Laserbar e Multi-Emitter-Layout fir eng méi héich optesch Leeschtung an eng méi kompakt Formfaktor z'erreechen.
Laserbaren gi wäit verbreet an den industriellen, medizineschen, wëssenschaftlechen a Verteidegungssecteuren agesat, entweder als direkt Laserquellen oder als Pompelquellen fir Faserlaser a Festkierperlaser.
2. Strukturell Zesummesetzung vun enger Laserbar
Déi intern Struktur vun enger Laserbar bestëmmt direkt hir Leeschtung. Si besteet haaptsächlech aus de folgende Kärkomponenten:
①Emitter-Array
Laserbalke bestinn typescherweis aus 10 bis 100 Emitter (Laserhöhlen), déi niewentenee placéiert sinn. Jidder Emitter huet ongeféier 50–150μm breet a funktionéiert als onofhängeg Verstärkungsregioun, mat engem PN-Jerngang, enger Resonanzhöhl an enger Wellenleiterstruktur fir Laserliicht ze generéieren an auszestrahlen. Wärend all Emitter datselwecht Substrat deelen, gi se normalerweis elektresch parallel oder a Zonen ugedriwwen.
②Struktur vun der Hallefleiterschicht
Am Häerz vun der Laserbar ass e Stapel vu Hallefleederschichten, dorënner:
- Epitaktesch Schichten vum P-Typ an N-Typ (déi d'PN-Iwwergank bilden)
- Aktiv Schicht (z.B. Quantebrunnenstruktur), déi stimuléiert Emissioun generéiert
- Wellenleiterschicht, déi d'Moduskontroll a lateraler an vertikaler Richtung garantéiert
- Bragg-Reflekteren oder HR/AR-Beschichtungen, déi d'richtungsweisend Leeschtung vum Laser verbesseren
③Substrat- a Wärmemanagementstruktur
D'Emittere gi op engem monolithesche Hallefleedersubstrat (normalerweis GaAs) ugebaut. Fir eng effizient Wärmeofleedung gëtt de Laserbar op héichleitend Ënnerlager wéi Koffer, W-Cu-Legierung oder CVD-Diamant geléit a mat Kühlkierper an aktive Killsystemer kombinéiert.
④Emissiounsfläch a Kollimatiounssystem
Wéinst de groussen Divergenzwénkelen vun den emittéierte Stralen, sinn Laserbaren typescherweis mat Mikro-Lënsenarrays (FAC/SAC) fir Kollimatioun a Strahlformung ausgestatt. Fir bestëmmt Uwendungen ass zousätzlech Optik néideg.—wéi z.B. zylindresch Lënsen oder Prismen—gi benotzt fir d'Fernfelddivergenz an d'Strahlqualitéit ze kontrolléieren.
3. Schlësselstrukturfaktoren, déi d'Leeschtung beaflossen
D'Struktur vun enger Laserbar spillt eng entscheedend Roll bei der Bestëmmung vu senger Stabilitéit, Effizienz a Liewensdauer. E puer Schlësselaspekter sinn:
①Design vun der thermescher Gestioun
Laserbaren hunn eng héich Leeschtungsdicht a konzentréiert Hëtzt. En niddrege Wärmewidderstand ass essentiell, deen duerch AuSn-Lötung oder Indiumbindung erreecht gëtt, kombinéiert mat Mikrokanalkillung fir eng gläichméisseg Hëtztofleedung.
②Balkenformung an Ausriichtung
Méifach Emittere leiden dacks ënner schlechter Kohärenz a Wellefrontfehlausriichtung. Präzisiouns-Lënsendesign an -ausriichtung si wichteg fir d'Verbesserung vun der Fernfeldstralqualitéit.
③Stresskontroll a Zouverlässegkeet
Materialfehler bei den thermeschen Ausdehnungskoeffizienten kënnen zu Verformung oder Mikrorëss féieren. D'Verpakung muss sou konzipéiert sinn, datt se de mechanesche Stress gläichméisseg verdeelt an dem thermesche Zyklen ouni Degradatioun standhält.
4. Zukünfteg Trends am Laserbar-Design
Well d'Nofro no méi héijer Leeschtung, méi klenger Gréisst a méi grousser Zouverlässegkeet wiisst, entwéckele sech Laserbarstrukturen weider. Schlëssel Entwécklungsrichtunge sinn:
①Wellelängtenausdehnung: Erweiderung op 1,5μm- a Mëttel-Infraroutbänner
②Miniaturiséierung: Erméiglecht d'Benotzung a kompakten Apparater an héich integréierte Moduler
③Smart Packaging: Integratioun vun Temperatursensoren a Statusfeedbacksystemer
④High-Density Stacking: Schichten-Arrays fir eng Leeschtung op Kilowattniveau an engem kompakten Format z'erreechen
5. Schlussfolgerung
Wéi den„Häerz"Bei héichleeschtungsfäege Lasersystemer beaflosst den strukturellen Design vu Laserbaren direkt d'optesch, elektresch an thermesch Leeschtung vum Gesamtsystem. D'Integratioun vun Dosende vun Emitter an eng Struktur, déi nëmme Millimeter breet ass, weist net nëmmen fortgeschratt Material- a Fabrikatiounstechniken, mee representéiert och den héije Grad vun Integratioun an der haiteger ...'d'Photonikindustrie.
Well d'Nofro no effizienten, zouverléissege Laserquellen weider eropgeet, bleiwen Innovatiounen an der Laserbarstruktur e Schlësselmotor fir d'Laserindustrie op nei Héichten ze bréngen.
Wann s du'Wann Dir no Expertenënnerstëtzung a punkto Laserbarverpackung, Wärmemanagement oder Produktauswiel sicht, kontaktéiert eis gären.'Mir sinn hei fir Iech personaliséiert Léisungen ze bidden, déi op Är spezifesch Applikatiounsbedürfnisser zougeschnidden sinn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 02. Juli 2025