高出力レーザーダイオードスタックの分類

高電力レーザーダイオードスタック複数の高出力レーザーダイオードで構成されるデバイスです。サイズが小さく、効率が高くなっています。それらは、産業処理（切断や溶接など）、医療手術、科学的研究、国防で広く使用されています。それらの主な利点には、マルチKW範囲までのコンパクトサイズ、スケーラブルなパワーが含まれます。このような構成は、通常、固体レーザーポンピング、脱毛などの指示されたエネルギーアプリケーション、および材料処理で採用されています。

1。構造とパッケージングフォームによる分類
ver垂直スタック
シングルバーの垂直スタック：単一のダイオードバーで構成され、垂直方向に複数のバーを積み重ねることにより、より高い出力電力が達成されます。各バーには複数のレーザーダイオードチップが含まれています。これらのレーザーダイオードチップは、通電容量とより高い出力を提供するために、直列または並列で電気的に接続されています。
マルチバーの垂直スタック：電力をさらに高めるために、複数のバーを垂直に積み重ねることができます。この構造は、より小さな空間で非常に高い出力密度を達成できますが、また、熱散逸の課題をもたらします。複数のバーが密接に配置されているため、垂直方向に熱を伝導して放散することが困難になり、機器の安定した動作を確保するために、より効率的な熱散逸技術が必要です。

特徴：垂直スタッキング構造の主な特徴は、高出力密度であり、限られたスペースでより大きなレーザー出力を生成できます。ただし、この構造は深刻な熱散逸の課題にも直面しています。なぜなら、積み重ね層の数が増加すると、垂直方向の熱伝達抵抗が増加し、局所的な過熱に簡単につながり、レーザーダイオードのパフォーマンスと寿命に影響を与える可能性があるためです。
horizo​​ntalアレイ
線形配置と2次元の拡張：水平アレイとは、レーザーダイオードバーまたは他の光発光ユニットを水平方向に配置して、線形または2次元の配列構造を形成することを指します。線形配置は最も基本的な形式であり、バーの数を増やすことで電力を増やすことができます。一方、2次元の拡張は水平方向と垂直方向の両方に配置されており、発光エリアと出力をさらに拡大します。
機能：水平アレイ構造の利点は、その均一性の最適化とスポットシェーピングの柔軟性です。発光ユニットは水平方向により均等に分布するため、ビームの均一性と安定性制御を実現する方が簡単です。さらに、配列のレイアウトと光学要素の設計を調整することにより、さまざまなアプリケーションシナリオのニーズを満たすために、スポットの形状とサイズを柔軟に変更できます。

hybridパッケージ構造
垂直と水平の設計の組み合わせコンポジットソリューション：より高い電力とより複雑なアプリケーションのニーズを満たすために、垂直と水平の設計を組み合わせたハイブリッドパッケージ構造が使用されることがあります。この構造は、垂直スタッキングの高出力密度の利点を保持し、水平アレイの均一性とスポットシェーピングの柔軟性を持っています。垂直および水平部の部分の割合とレイアウトを合理的に設計することにより、パワー、効率、ビームの品質の最良のバランスを達成できます。
アプリケーションケース：ファイバー結合システムは、ハイブリッドパッケージ構造の典型的なアプリケーションケースです。このシステムでは、垂直に積み重ねられたレーザーダイオードスタックが光源として使用され、生成されたレーザーが光ファイバーに光ファイバに結合されます。光ファイバは、レーザーを送信するだけでなく、ビームをさらに形作りろ過することもでき、それによりビームの品質と伝送効率が向上します。この構造は、材料処理、通信、治療、その他の分野で広く使用されており、関連産業の発展を促進する上で重要な役割を果たしてきました。

2。波長および出力特性による分類
aflored近赤外帯（700〜1100 nm）-755 nm\/ 808nm\/ 940nm\/ 1064nmレーザーダイオードスタック
典型的なアプリケーション：材料処理の分野では、このバンドのレーザーダイオードスタックを、金属やプラスチックなどの材料の切断、溶接、表面処理に使用できます。その波長は多くの材料によく吸収されるため、効率的な処理を達成できます。たとえば、自動車製造では、車体の金属シートの溶接に使用されます。エレクトロニクス業界では、回路基板の切断と溶接に使用されています。固体レーザーポンピングの観点から、ND：YAGなどの固体レーザーをポンピングするなど、固体レーザーにエネルギーを提供するためのポンプ源として使用できます。レーザーダイオードスタックによって生成される光は、適切なカップリング方法を介して固体レーザーのゲイン媒体に結合され、固体レーザーの出力と効率を改善します。

mid中infraredバンド（1.5〜2μm）
アプリケーション：ガス検出の観点から、多くのガス分子は中赤外帯に特徴的な吸収ピークを持っているため、このバンドのレーザーダイオードスタックを使用して、工業生産プロセスの環境やガス成分の有害ガスの監視など、特定のガスの存在と濃度を検出できます。医療手術の分野では、組織の切断や凝固などの手術に使用できます。生物学的組織の波長の浸透と吸収特性は、特定の眼科手術や軟部組織手術など、いくつかの特定の外科的シナリオで利点をもたらします。
③目に見えるライトバンド（400〜700 nm）
アプリケーション：ディスプレイテクノロジーの分野では、レーザーテレビやレーザープロジェクターなどのレーザーディスプレイデバイスに使用して、異なる色のレーザービームを変調することにより、高解像度および高分子飽和画像表示を実現できます。生物学的イメージングでは、生物学者が生物サンプルの構造と機能を研究するのを助けるために、細胞イメージング、組織イメージングなどに使用できます。可視光の波長が短いため、より高い空間分解能を提供できます。
tulable Tuanable Wavelength Stack
波長の動的調整技術（外部の格子フィードバックなど）：外部の格子フィードバックなどの技術を採用することにより、レーザー波長を動的に調整できます。この調整可能な波長スタックは、さまざまなアプリケーションシナリオで柔軟性が高くなります。たとえば、スペクトル分析実験では、さまざまな波長のレーザーを正確に選択して、必要に応じてサンプルを励起して、より豊富なスペクトル情報を取得することができます。多波長通信システムでは、柔軟なスイッチングと波長の割り当てを実現し、通信システムの容量とパフォーマンスを向上させることができます。

3。冷却方法による分類
①マイクロチャネル冷却
原理と効率の利点：マイクロチャネル冷却は、レーザーダイオードスタックの近くに小さな液体チャネルを作成し、これらのチャネルでクーラントを循環させて熱を奪います。この冷却方法には効率的な熱交換機能があります。これは、小さなチャネルがクーラントと熱源の間の接触面積を増加させ、それによって熱散逸効率を改善するためです。クーラントは、フロープロセス中にレーザーダイオードから熱をすばやく伝達し、スタックを低い温度レベルに保ち、安定した動作を確保することができます。
産業用ハイパワーシーンアプリケーション：高出力レーザー切断、溶接、その他の加工装置などの産業用ハイパワーアプリケーションシナリオでは、レーザーダイオードスタックが多くの熱を生成します。マイクロチャネルの液体冷却は、この高熱負荷に効果的に対処し、長期の高出力操作下での機器の性能と信頼性を確保できます。たとえば、大型金属処理ワークショップでは、マイクロチャネル液体冷却を使用したレーザーダイオードスタックは、高精度レーザー切断装置の安定した光源を提供し、品質と効率を削減することができます。

sthermoelectric冷却（TEC）
正確な温度制御（科学研究機器など）を必要とするシナリオ：熱電冷却は、半導体材料のペルチエ効果を使用します。電流が2つの異なる金属または半導体で構成されるループを通過すると、ノードで熱吸収または熱放出が発生します。電流の方向と大きさを制御することにより、レーザーダイオードスタックを正確に制御できます。この冷却方法は、非常に安定した温度環境を提供できます。分光計や高精度センサーなどの非常に高い温度精度を必要とする一部の科学的研究機器の場合、熱電で冷却されたレーザーダイオードスタックは、機器の性能が温度変動の影響を受けず、測定の精度と関係性を改善することを保証できます。
airair冷却と自然対流冷却
低電力ポータブルデバイスの適用可能性：空気冷却とは、ファンを通る空気の流れを強制的にレーザーダイオードスタックによって発生した熱を奪わせることです。自然対流冷却は、熱を消散するために空気の自然温度差によって引き起こされる対流に依存しています。これらの2つの冷却方法は、複雑な冷却システムとクーラントを必要とせず、単純な構造と低コストを持っています。小さなレーザー範囲フィンダーやポータブルレーザープロジェクターなどの低電力ポータブルデバイスの場合、空気冷却と自然対流冷却は、デバイスの携帯性とシンプルさを維持しながら、熱放散要件を満たすことができます。デバイスの操作中に熱を効果的に消散させ、レーザーダイオードスタックが過熱によって損傷を受けないようにし、デバイスに追加の負担をかけすぎないようにします。

4。出力電力と運転モードによる分類
①連続波（CW）レーザースタック
パワーレンジ（キロワットから100ワット）：連続波のレーザースタックは、連続的で安定したレーザーを出力でき、その電力範囲は100ワットレベルからキロワットレベルまで拡張できます。この広い電力範囲により、さまざまなアプリケーションシナリオのニーズを満たすことができます。たとえば、産業処理では、より高い電力を必要とするが、極端に高い電力要件ではなく、材料切断や溶接などのいくつかのタスクの場合、100ワットレベルの連続波レーザースタックが能力を持っている可能性があります。大規模な工業生産または高電力要件を伴う科学的研究実験では、十分なエネルギーを提供するためにキロワットレベルの連続波レーザースタックが必要です。
長期的な安定性要件：連続波レーザースタックは、長期にわたって安定したレーザーを連続的に出力する必要があるため、長期的な安定性のための要件が​​高くなっています。工業生産プロセスでは、機器は長い間走る必要があります。レーザースタックの出力電力が不安定である場合、処理品質の変動を引き起こし、製品の一貫性と適格なレートに影響します。長期の物理実験や化学分析などの科学研究の分野では、実験データの精度と信頼性を確保するために安定した出力を維持するためにレーザースタックも必要です。長期的な安定性の要件を満たすために、通常、熱散逸システムの最適化、高品質の材料の選択、厳格なパッケージの実行など、設計および製造プロセス中に一連の測定が必要です。
pulseパルスレーザースタック
短パルス（ナノ秒レベル）および超微量パルス（ピコ秒\/フェムト秒レベル）：パルスレーザースタックは、短いパルスレーザー出力を生成できます。これは、パルス幅に応じて、短いパルス（ナノ秒レベル）および超微量パルス（ピコ秒\/フェムト秒レベル）に分割できます。短いパルスレーザースタックによって生成されるパルス幅は、ナノ秒レベルにあります。このパルスレーザーはピーク電力が高く、特定の金属材料の精密な切断や掘削など、処理の精度と速度の必要性が高いシーンに適しています。ウルトラショートパルスレーザースタックのパルス幅は、ピコ秒またはフェムト秒レベルに達します。これは、非常に低熱の影響を受けたゾーンによって特徴付けられ、明らかな熱損傷を引き起こすことなく材料を処理できます。したがって、半導体チップ製造やガラス切断などの精密処理分野で重要なアプリケーションがあります。
アプリケーション：精密機械加工、LIDAR：精密機械加工では、パルスレーザースタックの高精度と高エネルギー密度により、エレクトロニクス業界の小さな電子部品の製造や光学分野の光レンズの処理など、さまざまな材料の細かい機械加工を実現できます。 LIDARのフィールドでは、パルスレーザースタックが排出源として使用され、レーザーの短いパルスまたは超微量パルスを放出し、反射光信号を受信することにより、ターゲットの距離と位置情報を検出します。パルスレーザーの特性により、高精度の距離測定とターゲット認識を達成でき、自律運転、航空宇宙、その他のフィールドで広く使用されています。

高電力レーザーダイオードスタックの分類は、構造とパッケージング（垂直スタッキング、水平アレイ、ハイブリッドパッケージング）、波長と出力特性（近赤外、目に見える光、調整可能）、冷却方法（マイクロチャネル液体冷却、波動冷却、パルス、および自然の冷却、および自然の冷却、および自然の冷却、および自然の冷却、および自然の冷却、電気冷却、波の冷却、波の冷却、波の冷却、波の冷却）をカバーしています。シナリオ（産業製造、医学生物学、科学研究、国防）。テクノロジーを選択するときは、電力要件、波長範囲、熱散逸条件、アプリケーション環境、費用対効果を包括的に検討する必要があります。たとえば、産業用高出力処理は、マイクロチャネル液体冷却を備えた垂直スタッキングまたはハイブリッドパッケージ構造を優先します。精密医療手術は、近赤外または中赤外帯と正確な温度制御を備えたスタックを選択できます。科学研究の分野では、特定の実験的ニーズに応じて調整可能または特定の波長スタックが選択され、適切な冷却および駆動モードと組み合わせて、長期の安定した動作を確保します。

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