不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)機(jī)遇—關(guān)于對(duì)DPL產(chǎn)品的市場(chǎng)需求

 隨著各行各業(yè)對(duì)固體激光器需求的不斷擴(kuò)大，對(duì)二極管泵浦增益模塊的需求也在不斷增加。制造業(yè)、醫(yī)療保健、國(guó)防和科學(xué)研究等行業(yè)的精密應(yīng)用都依賴于固體激光器。作為固體激光器主要組件的二極管泵浦增益模塊具有高功率泵浦效率、CW/QCW工作模式、出色的光束質(zhì)量和穩(wěn)定性、緊湊的設(shè)計(jì)以及不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，這些因素推動(dòng)了對(duì)該模塊的極大需求。這些模塊在實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)應(yīng)用中固態(tài)激光器的高效可靠運(yùn)行方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

二極管泵浦增益模塊最新技術(shù)亮相

亮點(diǎn)光電集團(tuán)一直致力于各種高功率半導(dǎo)體激光器件及系統(tǒng)的全國(guó)產(chǎn)化技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品研制，公司立足行業(yè)內(nèi)成熟技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)聚焦聚光腔設(shè)計(jì)加工技術(shù)、均勻泵浦技術(shù)、多維/多環(huán)疊加技術(shù)等，在泵浦功率量級(jí)、工作模式上取得可喜突破，目前泵浦功率可達(dá)十萬(wàn)瓦量級(jí)、從小占空比脈沖、準(zhǔn)連續(xù)到長(zhǎng)脈寬脈沖、連續(xù)工作模式上均可覆蓋。

產(chǎn)品應(yīng)用

二極管泵浦增益模塊是一種用固體激光材料作為工作物質(zhì)的新型激光器。該類型的激光器利用輸出固定波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器代替了傳統(tǒng)的氪燈或氙燈來(lái)對(duì)激光晶體進(jìn)行泵浦，從而取得了嶄新的發(fā)展，被稱為第二代的激光器。這是一種高效率、長(zhǎng)壽命、光束質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊小型化的第二代新型固體激光器，已在空間通訊，微納加工，大氣研究，環(huán)境科學(xué)，醫(yī)療器械，光學(xué)圖象處理等高科技領(lǐng)域有著獨(dú)具特色的應(yīng)用前景。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

★高功率泵浦能力：    

二極管泵浦增益模塊需要高效、高功率的泵浦源才能實(shí)現(xiàn)最佳性能。二極管泵浦增益模塊可提供強(qiáng)大的泵浦光功率，有效地泵浦固體激光器中的增益介質(zhì)。它們的高功率輸出可產(chǎn)生很高的平均功率（或峰值功率），從而在工業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。

★ CW/QCW工作模式：

二極管泵浦增益模塊的工作模式結(jié)合了連續(xù)波激光器和脈沖激光器的優(yōu)點(diǎn)，而連續(xù)波激光器和脈沖激光器之間的主要區(qū)別之一是它們的功率輸出。連續(xù)波激光器又稱CW激光器，指擁有穩(wěn)定工作狀態(tài)，可發(fā)出連續(xù)激光的激光器。準(zhǔn)連續(xù)波激光器又稱QCW激光器，準(zhǔn)連續(xù)波發(fā)射可提供更高的峰值功率輸出，同時(shí)與連續(xù)波激光器相比，脈沖持續(xù)時(shí)間更短。這樣就能有效地將能量傳遞到固體激光增益介質(zhì)，從而提高性能和效率。

★出色的光束質(zhì)量和穩(wěn)定性：      

二極管泵浦增益模塊具有優(yōu)異的光束質(zhì)量和穩(wěn)定性，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)精確可控的激光輸出至關(guān)重要。模塊的設(shè)計(jì)可產(chǎn)生清晰穩(wěn)定的光束輪廓，確保為固體激光器提供可靠穩(wěn)定的泵浦。這一特性對(duì)于激光材料加工、激光切割和科學(xué)研究等對(duì)光束質(zhì)量要求較高的應(yīng)用尤為重要。

★緊湊可靠的設(shè)計(jì)：      

二極管泵浦增益模塊外形緊湊，因其模塊化組成特點(diǎn)，可輕松集成到現(xiàn)有的固體激光器系統(tǒng)中。其堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)和高可靠性的組件可確保長(zhǎng)期的可靠性，最大限度地減少停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。這種可靠性對(duì)于工業(yè)制造或醫(yī)療程序等必須連續(xù)運(yùn)行的應(yīng)用至關(guān)重要。

主要技術(shù)指標(biāo)：

  在連續(xù)或脈沖激光器中，激光介質(zhì)吸收泵浦輻射產(chǎn)生的熱與外部對(duì)介質(zhì)的冷卻導(dǎo)致激光介質(zhì)內(nèi)部的溫度分布不均勻，產(chǎn)生溫度梯度，引起介質(zhì)折射率發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生各種熱效應(yīng)。增益介質(zhì)內(nèi)部的熱沉積導(dǎo)致產(chǎn)生的熱透鏡效應(yīng)和熱致雙折射效應(yīng)，在激光系統(tǒng)中產(chǎn)生一定的耗，影響腔內(nèi)激光的穩(wěn)定性和輸出光束的品質(zhì)。

   在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的激光系統(tǒng)中，隨著泵浦功率的不斷增加，增益介質(zhì)內(nèi)的熱應(yīng)力也發(fā)生變化。系統(tǒng)中存在的各類熱效應(yīng)，嚴(yán)重影響整個(gè)激光系統(tǒng)獲得更好光束質(zhì)量好更高輸出功率。由于泵浦功率較大，激光介質(zhì)在工作時(shí)會(huì)吸收大量的熱而產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)，嚴(yán)重影響激光的輸出性能，此時(shí)激光可以近似的等效成一個(gè)焦距較為廣的透鏡，如下圖：

   在研發(fā)大功率二級(jí)管泵浦增益模塊的項(xiàng)目中，亮點(diǎn)光電研制出本次發(fā)布的新品——G2-A模塊，該二級(jí)管泵浦增益模塊極大的解決了含熱透鏡腔導(dǎo)致的光束質(zhì)量差和功率低的問題，使模塊在獲得高光束質(zhì)量的同時(shí)得到較高的功率。

產(chǎn)品參數(shù)

功率曲線

G2-A模塊圖紙如下：

G2-A泵浦熒光光斑如下：

我們的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

瞬態(tài)熱管理技術(shù)

    二極管泵浦增益模塊多應(yīng)用于準(zhǔn)連續(xù)脈沖式（QCW）高峰值功率輸出和連續(xù)式（CW）高平均功率輸出。對(duì)于二極管泵浦增益模塊，熱沉高度與芯片間距（即襯底與芯片的厚度和）均對(duì)產(chǎn)品的散熱能力有明顯影響。當(dāng)芯片之間的間距較大時(shí)，將獲得較好的散熱效果，但產(chǎn)品的體積將隨之增大。反之，若芯片間距減小，產(chǎn)品體積將減小，但產(chǎn)品散熱能力可能不足。如何利用最精簡(jiǎn)的體積設(shè)計(jì)出最優(yōu)且滿足散熱需求的半導(dǎo)體泵浦固體激光器是設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)難點(diǎn)。 亮點(diǎn)光電應(yīng)用有限元的方法對(duì)器件的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬和計(jì)算。采用固體熱傳導(dǎo)穩(wěn)態(tài)熱模擬與液體溫度熱模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行熱管理，針對(duì)相對(duì)應(yīng)的工作條件，模擬產(chǎn)品在固體熱傳導(dǎo)穩(wěn)態(tài)熱條件下，最佳芯片間距及排布，使產(chǎn)品擁有良好的散熱能力，較低的峰值溫度，并且擁有最精簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)。

封裝優(yōu)勢(shì)

    亮點(diǎn)光電封裝工藝使用金錫焊料代替?zhèn)鹘y(tǒng)銦焊料封裝，避免銦焊料引起的熱疲勞、電遷移和電熱遷移問題，以提高產(chǎn)品可靠性及壽命。在保證巴條間距不變的前提下，使用金錫焊料代替?zhèn)鹘y(tǒng)銦焊料封裝，提高產(chǎn)品可靠性及壽命。大功率半導(dǎo)體泵浦固體激光器的封裝技術(shù)中，由于銦（In）金屬具有熔點(diǎn)低、焊接應(yīng)力小、易操作，以及良好的塑性形變和浸潤(rùn)性等優(yōu)點(diǎn)，被國(guó)際上較多廠商采用作為焊接材料。但是對(duì)于連續(xù)工作應(yīng)用條件下的半導(dǎo)體泵浦固體激光器，交變應(yīng)力會(huì)使銦焊接層發(fā)生應(yīng)力疲勞，進(jìn)而使產(chǎn)品失效。尤其是在高低溫和長(zhǎng)脈寬的使用條件，銦焊接的失效速率非常明顯。傳統(tǒng)半導(dǎo)體泵浦固體激光器多在低脈寬條件下使用，其使用壽命有較大局限。亮點(diǎn)光電為了在保持各項(xiàng)性能指標(biāo)的一致性的同時(shí)提高大功率半導(dǎo)體激光器的可靠性，采用硬焊料（Hard Solder）金錫（AuSn）作為新型的封裝材料。采用熱膨脹系數(shù)匹配的襯底材料（CTE-Matched Submount），有效釋放熱應(yīng)力，很好地解決硬焊料制備方面可能遇到的技術(shù)問題。襯底材料(submount)能夠同半導(dǎo)體芯片進(jìn)行焊接的一個(gè)必要條件是表面金屬化。表面金屬化是在襯底材料的表面形成一層擴(kuò)散阻隔層和焊接浸潤(rùn)層。其目的一方面是能夠阻隔焊料向襯底材料擴(kuò)散，另一方面是要加強(qiáng)焊料同襯底材料的焊接能力，防止焊料層出現(xiàn)空洞。表面金屬化還能夠防止襯底材料表面氧化和濕氣入侵，減少焊接過(guò)程中的接觸電阻，進(jìn)而提高焊接強(qiáng)度和產(chǎn)品可靠性。采用硬焊料AuSn作為半導(dǎo)體泵浦固體激光器的焊接材料，能有效避免銦的應(yīng)力疲勞、氧化和電熱遷移等缺陷，大幅提高半導(dǎo)體激光器的可靠性以及激光器的使用壽命。采用金錫封裝技術(shù)可克服銦焊料的電遷移和電熱遷移的問題。