Жогорку кубаттуулуктагы лазерлер жаатында лазердик тилкелер алмаштырылгыс негизги компоненттер болуп саналат. Алар энергияны чыгаруунун негизги бирдиктери катары гана кызмат кылбастан, заманбап оптоэлектрондук инженериянын тактыгын жана интеграциясын да камтыйт.—аларга лазердик системалардын "кыймылдаткычы" деген каймана ат алып келди. Бирок лазердик тилкенин түзүлүшү кандай жана ал бир нече миллиметр өлчөмүнөн ондогон же ал тургай жүздөгөн ватт кубаттуулукту кантип берет? Бул макалада лазердик тилкелердин ички архитектурасы жана инженердик сырлары каралат.
1. Лазердик тилке деген эмне?
Лазер тилкеси – бул бир субстраттын үстүнө капталдан жайгаштырылган бир нече лазердик диод чиптеринен турган жогорку кубаттуулуктагы нур чыгаруучу түзүлүш. Анын иштөө принциби бир жарым өткөргүч лазердикине окшош болгону менен, лазер тилкеси жогорку оптикалык кубаттуулукка жана компакттуу форма факторуна жетүү үчүн көп эмиттерлүү жайгашууну колдонот.
Лазердик тилкелер өнөр жай, медициналык, илимий жана коргонуу тармактарында кеңири колдонулат, алар түз лазер булактары же була лазерлери жана катуу абалдагы лазерлер үчүн насостук булактар катары колдонулат.
2. Лазердик тилкенин структуралык курамы
Лазердик тилкенин ички түзүлүшү анын иштешин түздөн-түз аныктайт. Ал негизинен төмөнкү негизги компоненттерден турат:
①Эмиттер массиви
Лазердик тилкелер, адатта, жанаша жайгашкан 10дон 100гө чейинки эмиттерден (лазердик көңдөйлөрдөн) турат. Ар бир эмиттер болжол менен 50–150μм туурасында жана көз карандысыз күчөтүү аймагы катары кызмат кылат, лазер нурун пайда кылуу жана чыгаруу үчүн PN өткөөлүнө, резонанстык көңдөйгө жана толкун өткөргүч түзүлүшкө ээ. Бардык эмитенттер бир эле субстратты бөлүшсө да, алар адатта параллель же зоналар боюнча электрдик түрдө башкарылат.
②Жарым өткөргүч катмардын түзүлүшү
Лазердик тилкенин өзөгүндө жарым өткөргүч катмарлардын үймөгү жатат, анын ичинде:
- P-типтеги жана N-типтеги эпитаксиалдык катмарлар (PN өткөөлүн түзөт)
- Стимулданган эмиссияны пайда кылган активдүү катмар (мисалы, кванттык кудуктун түзүлүшү)
- Толкун өткөргүч катмар, каптал жана вертикалдык багыттар боюнча режимди башкарууну камсыз кылат
- Лазердин багыттуу чыгышын күчөтүүчү Bragg рефлекторлору же HR/AR каптамалары
③Субстрат жана жылуулукту башкаруу түзүмү
Эмиттерлер монолиттүү жарым өткөргүч субстратта (адатта GaAs) өстүрүлөт. Жылуулукту натыйжалуу таратуу үчүн лазердик тилке жез, W-Cu эритмеси же CVD алмазы сыяктуу жогорку өткөрүмдүүлүктөгү кошумча түзүлүштөргө ширетилип, жылуулук раковиналары жана активдүү муздатуу системалары менен жупташтырылат.
④Эмиссиянын бети жана коллимация системасы
Чыгарылган нурлардын чоң дивергенция бурчтарынан улам, лазердик тилкелер, адатта, коллимация жана нурду формага келтирүү үчүн микролинза массивдери (FAC/SAC) менен жабдылган. Айрым колдонмолор үчүн кошумча оптика—мисалы, цилиндр формасындагы линзалар же призмалар—алыскы талаанын дивергенциясын жана нурдун сапатын башкаруу үчүн колдонулат.
3. Иштин натыйжалуулугуна таасир этүүчү негизги структуралык факторлор
Лазердик тилкенин түзүлүшү анын туруктуулугун, натыйжалуулугун жана кызмат мөөнөтүн аныктоодо чечүүчү ролду ойнойт. Бир нече негизги аспектилер төмөнкүлөрдү камтыйт:
①Жылуулук башкаруу дизайны
Лазер тилкелери жогорку кубаттуулук тыгыздыгына жана концентрацияланган жылуулукка ээ. Төмөнкү жылуулук каршылык маанилүү, ага AuSn ширетүү же индий байланышы аркылуу жетишилет, ошондой эле жылуулукту бирдей таратуу үчүн микроканал менен муздатуу менен айкалышат.
②Нурду формага келтирүү жана тегиздөө
Көптөгөн эмитенттер көбүнчө начар когеренттүүлүктөн жана толкун фронтунун туура эмес жайгашуусунан жабыркайт. Алыскы талаадагы нурдун сапатын жакшыртуу үчүн линзанын так дизайны жана жайгашуусу абдан маанилүү.
③Стрессти көзөмөлдөө жана ишенимдүүлүк
Жылуулук кеңейүү коэффициенттериндеги материалдардын дал келбестиги кыйшайууга же микрожарыктарга алып келиши мүмкүн. Таңгактоо механикалык чыңалууну бирдей бөлүштүрүүгө жана бузулбай жылуулук циклине туруштук берүүгө ылайыкташтырылышы керек.
4. Лазердик штангаларды долбоорлоодогу келечектеги тенденциялар
Жогорку кубаттуулукка, кичирээк өлчөмгө жана ишенимдүүлүккө болгон суроо-талап өскөн сайын, лазердик тилке конструкциялары өнүгүп жатат. Негизги өнүгүү багыттары төмөнкүлөрдү камтыйт:
①Толкун узундугунун кеңейиши: 1,5ке чейин кеңейүүμм жана орто инфракызыл тилкелер
②Миниатюризация: Компакттуу түзмөктөрдө жана жогорку деңгээлде интеграцияланган модулдарда колдонууга мүмкүндүк берет
③Акылдуу таңгактоо: Температура сенсорлорун жана абалды кайтаруу системаларын кошуу
④Жогорку тыгыздыктагы үймөктөө: компакттуу аянтта киловатт деңгээлиндеги кубаттуулукка жетүү үчүн катмарланган массивдер
5. Жыйынтык
катары"жүрөк"Жогорку кубаттуулуктагы лазердик системалардын ичинен лазердик тилкелердин структуралык дизайны жалпы системанын оптикалык, электрдик жана жылуулук көрсөткүчтөрүнө түздөн-түз таасир этет. Миллиметрден бир аз гана кеңдиктеги конструкцияга ондогон эмитенттерди интеграциялоо өнүккөн материалдык жана өндүрүш ыкмаларын гана көрсөтпөстөн, бүгүнкү күндөгү интеграциянын жогорку деңгээлин да чагылдырат.'фотоника өнөр жайы.
Келечекке көз чаптырсак, натыйжалуу жана ишенимдүү лазер булактарына суроо-талап өсүп жаткандыктан, лазердик тилке түзүлүшүндөгү инновациялар лазер өнөр жайын жаңы бийиктиктерге көтөрүүнүн негизги кыймылдаткыч күчү бойдон кала берет.
Эгер сен'Эгерде сиз лазердик тилкени таңгактоо, жылуулукту башкаруу же продуктуну тандоо боюнча эксперттик колдоо издеп жатсаңыз, биз менен байланышуудан тартынбаңыз.'сиздин колдонмоңуздун өзгөчө муктаждыктарына ылайыкташтырылган чечимдерди сунуштоо үчүн бул жердебиз.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 2-июлу