Laserbrikke

Laserbrikke, også kalt umontert diodelaserstang, er en-emitter-laserbrikke eller en-stav-laserbrikke, som ikke er montert på en kjøleribbe og mangler utvendig emballasje. Velg mellom GaAs-, InP- og GaSb-halvledermaterialer for å få bølgelengder fra 450 nm til 2 µm, som gir eksepsjonell pålitelighet og ytelse.

En laserbrikke er en miniatyrisert brikke som integrerer lasere og andre optoelektroniske komponenter. Kjernekomponenten i en laserbrikke er en halvlederlaser, som bruker rekombinasjonsprosessen av elektroner og hull i halvledermaterialer for å generere lasere. Laserbrikker er mindre og lettere enn tradisjonelle gasslasere eller solid-state lasere, noe som gjør dem egnet for integrering i ulike bærbare og innebygde enheter.

Enkelt sender

Enkel bar

VCSEL-brikke

Single Emitter EEL Chip

Single Bar EEL Chip

Hovedforskjellen mellom laserbrikke med enkelt emitter og laserbrikke med enkelt stang er deres struktur og anvendelse. Enkeltsenderlaserbrikke refererer vanligvis til en enkelt laserbrikke, mens laserbrikke med én stang er strimmelformede strukturer som består av flere laserbrikker.

Single emitter laser chip er sammensatt av en enkelt laser chip og har vanligvis en mindre størrelse og lavere effekt. De brukes vanligvis i applikasjoner som krever presis kontroll av strålen, for eksempel fiberoptisk kommunikasjon og laserpekere. Egenskapene til en enkelt emitter-laserbrikke er deres høye strålekvalitet og er egnet for applikasjoner som krever høy retningsvirkning og høy lysstyrke.

Enkeltstavlaserbrikke er strimmelformede strukturer som består av flere laserbrikker og har vanligvis en større størrelse og høyere effekt. Enkeltstavlaserbrikke er egnet for applikasjoner som krever høy effekt, for eksempel materialbehandling, medisinsk utstyr og vitenskapelige forskningsinstrumenter. Egenskapene til laserbrikkene med én stang er deres høye utgangseffekt og er egnet for applikasjoner som krever bestråling med stort område eller høy energi.

Når det gjelder tekniske detaljer og bruksområder, skiller enkelt emitter-laserbrikke og enkeltstavlaserbrikke seg også i forberedelsesmetoder og materialvalg. Enkelt emitter-laserbrikke er vanligvis forberedt ved bruk av metallorganisk kjemisk dampavsetningsteknologi og har høy strålekvalitet og effektivitet. Enkeltstavlaserbrikken unngår sidelasing gjennom utformingen av epitaksiallaget og isolasjonssporet, og forbedrer enhetens pålitelighet og holdbarhet.

Umonterte laserstenger kan kuttes til laserbrikker med én emitter, inkludert følgende trinn:

Scribing: På hver umontert laserstang som skal kløves, utføres skribling mellom to tilstøtende brikker.

Filmekspansjon: Den selvklebende filmen med laserstangen festet overføres til filmekspansjonsmaskinen for første filmekspansjon. Etter at filmekspansjonen er fullført, er den klebende filmen i den første ekspansjonstilstanden og forblir i denne tilstanden.

Splitting: Den klebende filmen i den første ekspansjonstilstanden overføres til splittemaskinen, og laserstangen deles langs skrivelinjen for å skille brikkene på laserstangen fra hverandre. Ved å utvide den selvklebende filmen festet til laserstangen før spalting, tilføres forspenning til brikkene på begge sider av ritslinjen, slik at brikkene naturlig kan separeres rent langs ritsretningen under spaltningen, og unngår at brikkene kolliderer med hver annet under splitting og blir skadet.

Nøkkelen til denne metoden er å tilveiebringe forspenning ved filmekspansjon for å sikre at flisene kan separeres naturlig langs ritsretningen under spalting, og derved forbedre utbyttet og kvaliteten til flisene.

‌Avstanden mellom emitterne til den umonterte laserstangen har en betydelig innvirkning på ytelsen. Ensartet emitteravstand kan sikre bedre varmeavledningseffekt til den umonterte laserstangen, og dermed forbedre levetiden og stabiliteten til den umonterte laserstangen.

Avstanden mellom emitterne til den umonterte laserstangen vil påvirke varmespredningseffekten. Hvis avstanden mellom emitterne er ujevn, kan det føre til at temperaturen på enkelte sendere blir for høy, og dermed påvirke ytelsen og levetiden til laseren. Ved å justere bredden på hver emitter av stangen, kan varmespredningen til hele stangen gjøres mer jevn, og temperaturen på den midterste emitteren kan unngås å være betydelig høyere enn temperaturen på kantemitteren, og dermed redusere problemene av bølgelengdeforskyvning og pulsbreddereduksjon.

Avstanden mellom emitterne påvirker også lysstyrken til den umonterte laserstangen. Hvis avstanden mellom senderne er for stor, kan det føre til ujevn lysstyrke og påvirke skjermeffekten. Den passende avstanden mellom senderne kan sikre visningseffekten og ytelsen til den umonterte laserstangen i forskjellige applikasjonsscenarier.

Det er flere krav til kjøleribber som brukes i pakking av laserbrikker, hovedsakelig inkludert termisk ledningsevne, termisk ekspansjonskoeffisienttilpasning, termisk spenningsfrigjøringsevne og overflatebehandling. ‌

For det første er termisk ledningsevne en av de viktige parameterne for kjøleribbematerialer. Laserbrikker genererer mye varme under drift. Hvis varmen ikke kan spres i tide, vil det påvirke ytelsen og levetiden til laseren. Derfor må kjøleribbematerialet ha høy varmeledningsevne for å effektivt lede varmen bort. Vanlige kjøleribbematerialer som aluminiumnitrid, silisiumkarbid, diamant osv. har høy varmeledningsevne‌.

For det andre er matching av termisk ekspansjonskoeffisient‌ også veldig viktig. De termiske ekspansjonskoeffisientene til laserbrikker og varmeavledermaterialer må samsvare for å redusere stress forårsaket av temperaturendringer og forhindre sprekker eller deformasjon mellom materialene. For eksempel er den termiske ekspansjonskoeffisienten til aluminiumnitrid 4,6×10^-6/K, som er nær den termiske ekspansjonskoeffisienten til laserbrikker, så den brukes ofte som et overgangskjøleribbemateriale.

I tillegg er evnen til frigjøring av termisk spenning‌ også en nøkkelfaktor. Varmen som genereres av laseren under drift vil forårsake termisk stress mellom brikken og kjøleribben. Hvis kjøleribbematerialet ikke effektivt kan frigjøre disse spenningene, kan det føre til at laserytelsen forringes eller svikter. Derfor må kjøleribbematerialet ha gode termiske spenningsfrigjøringsevner‌.

Til slutt påvirker overflatebehandlingen også ytelsen til kjøleribben. Overflatebehandlingen av kjøleribbematerialet må oppfylle visse krav til utseende og fysiske og kjemiske tester for å sikre påliteligheten og holdbarheten i praktiske applikasjoner.

Oppsummert må kjøleribben som brukes til pakkede laserbrikker ha høy termisk ledningsevne, matche brikkens termiske ekspansjonskoeffisient, gode termiske spenningsfrigjøringsevner og passende overflatebehandling for å sikre stabiliteten og langsiktig pålitelighet til laseren.

‌Kjernetrinnene for å pakke umonterte laserbrikkestenger inkluderer: velge passende emballasjematerialer, designe emballasjestrukturen, utføre sveising og liming og optimalisere termisk styring.

Først av alt er det å velge riktig emballasjemateriale nøkkelen til å sikre ytelsen til den umonterte laserbrikkestangen. For eksempel kan gull-tinn hardloddemetall brukes til å pakke høyeffekts galliumnitrid (GaN) blå halvlederlaserstenger, og en kobber-wolfram overgangskjøleribbe kan brukes som et bufferlag for å undertrykke gjenværende belastning på emballasjen. I tillegg kan InGaAs/AlGaAs epitaksiale materialsystem også brukes til å designe høyeffekts koniske halvlederlaserstangarrayer.

For det andre er en riktig utformet emballasjestruktur avgjørende for å forbedre ytelsen til umonterte laserbrikkestenger. For eksempel kan pakkestrukturen bygges ved hjelp av komponenter som mikrokanals kjøleribber, isolasjonsfilmer og kobbertape for å oppnå god termisk styring og strømfordeling.

Deretter kommer lodde- og limingsprosessen. En høypresisjonsplasseringsmaskin brukes til å eutektisk binde brikken til kobber-wolfram-overgangskjøleribben, og sveisetemperaturen, trykket og tiden er strengt kontrollert for å sikre sveisekvaliteten. Eksperimenter viser at passende sveiseparametere kan redusere termisk motstand og terskelstrøm betydelig, og derved forbedre den optiske utgangseffekten og den fotoelektriske konverteringseffektiviteten.

Til slutt er optimalisering av termisk styring et viktig tiltak for å sikre langsiktig stabil drift av umonterte laserbrikkestenger. Ved rasjonell utforming av kjøleribbestrukturen og velge passende materialer, kan den termiske motstanden effektivt reduseres, varmeavledningseffektiviteten kan forbedres, og levetiden til de umonterte laserbrikkestengene kan forlenges.

1. Forhindre kontaminering: Den umonterte laserstangen må pakkes i et støvfritt og sterilt miljø for å forhindre inntrenging av partikler og mikroorganismer. Disse forurensningene kan påvirke ytelsen og levetiden til den umonterte laserstangen, og til og med forårsake emballasjefeil.

2. Forbedre emballasjekvaliteten: Miljøkontroll i renrommet kan sikre at temperaturen, fuktigheten og luftstrømmen under emballasjeprosessen er i beste stand, og dermed forbedre emballasjekvaliteten og konsistensen. Dette bidrar til å redusere emballasjefeil og forbedre den kvalifiserte frekvensen av produkter.

3. Forleng levetiden: Emballasje i et rent miljø kan redusere skaden på den umonterte laserstangen av ytre faktorer, og dermed forlenge levetiden. Renrommet reduserer forurensningsproblemene som kan oppstå under pakkeprosessen ved å strengt kontrollere miljøforholdene, og beskytter stabiliteten og påliteligheten til den umonterte laserstangen.

4. Forbedre produksjonseffektiviteten: Det effektive filtreringssystemet og strengt kontrollerte miljøforholdene i renrommet kan redusere produksjonsavbrudd og omarbeiding forårsaket av forurensning, og dermed forbedre den totale produksjonseffektiviteten. I tillegg kan renrommet også sikre kontinuiteten og stabiliteten i produksjonsprosessen, og forbedre produksjonseffektiviteten ytterligere.

Strukturelle forskjeller:

‌EEL (Edge Emitting Laser): EEL bruker strålingsutslipp langs akseretningen, det vil si at lyset sendes ut langs enhetens planretning, vanligvis med en sylindrisk struktur, og lyset sender ut en laserstråle fra siden.

‌VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser): Strukturen til VCSEL er vertikal, det vil si at lyset er vinkelrett på enheten, og lyset sendes hovedsakelig ut fra toppen og danner en sirkulær flekk.

Emisjonsmodus:

‌EEL: Laserstrålen sendes ut fra siden gjennom en sylindrisk struktur.

‌VCSEL: Overflateemitterende laser, lyset sendes hovedsakelig ut fra toppen.

Flekkform:

ÅL: Det utsendte punktet er elliptisk.

‌VCSEL: Det utsendte punktet er sirkulært.

Ytelsesforskjeller:

‌EEL: Den har høyere utgangseffekt og energi fra en enkelt laser, egnet for applikasjoner med høye energikrav.

‌VCSEL‌: Den har høy intern kvanteeffektivitet og bedre termisk stabilitet, og kan oppnå høy hastighet, lavt strømforbruk og et bredt temperaturområde.

Bruksområder:

‌EEL‌: Det brukes mest til høyhastighetskommunikasjon, for eksempel fiberoptisk kommunikasjon, laserutskrift, optiske plater og optisk måling og deteksjon‌.

‌VCSEL‌: Det brukes ofte i optisk sammenkobling av datasenter, lidar, ansiktsgjenkjenning, 3D-skanning og andre applikasjoner.

Oppsummert har EEL og VCSEL betydelige forskjeller i struktur, utslippsmodus, punktform, ytelse og bruksområder. Brukere kan velge riktig laserbrikke i henhold til spesifikke behov.

Arbeidet til EEL Edge Emitting Laser-brikken inkluderer hovedsakelig følgende trinn:

1. Bærerinjeksjon: Ved å påføre en foroverforspenning injiseres elektroner fra N-type-området inn i det aktive laget, og hull injiseres fra P-type-området inn i det aktive laget. I det aktive laget rekombinerer elektroner og hull for å generere fotoner. Denne prosessen ligner på en lysemitterende diode (LED), men EEL er å oppnå lasere i stedet for vanlig lys.

2. Stimulert stråling og lysforsterkning: Fotoner generert i det aktive laget samhandler med andre eksiterte elektroner, noe som får disse elektronene til å gå over til en lavenergitilstand og sende ut flere fotoner med samme fase, frekvens og retning som de første fotonene. Dette er stimulert stråling. Når fotoner reflekterer frem og tilbake mellom disse speilene, genereres flere stimulerte strålingsfotoner i det aktive laget, og danner en lysforsterkningsmekanisme i resonanshulen.

3. Resonanshulrom og lysforsterkning: Siden det aktive laget av EEL er innebygd mellom to parallelle speil (endeflater), vil disse speilene reflektere noen fotoner tilbake til det aktive laget. Når fotoner reflekterer frem og tilbake mellom de to speilene, genereres flere stimulerte strålingsfotoner i det aktive laget. Denne gjentatte lysforsterkningsprosessen danner lysforsterkningsmekanismen i resonanshulrommet.

4. Laserutgang‌: Når antall fotoner i resonanshulrommet når en viss terskel, vil noen fotoner sendes ut gjennom endeflaten med lavere reflektivitet for å danne laserutgang. Retningen til laserstrålen til EEL er parallell med overflaten av brikken, så det kalles en kant-emitterende laser.

Fire kjølemetoder

Naturlig konveksjonskjøleavkjøling‌: Denne metoden bruker materialer med høy varmeledningsevne for å fjerne den genererte varmen og spre varmen ved naturlig konveksjon. I tillegg kan finner også bidra til å spre varme og forbedre varmeoverføringshastigheten til kjølesystemet‌.

‌Termiske ledningsevne materialer‌: Bruk materialer med høy varmeledningsevne for å redusere temperaturen på laseren. Disse materialene kan effektivt lede varme bort, og dermed opprettholde den stabile driften til laseren‌.

Basert på bransjeledende halvlederteknologi, tilbyr BrandNew et bredt spekter av laserbrikkealternativer. Noen av disse alternativene inkluderer bølgelengder fra 450 nm opp til 2100 nm, enkelt-emitter-laserbrikke med opptil 20 W utgangseffekt og enkeltstavs laserbrikke med opptil 600 W utgangseffekt, og kontinuerlig bølge (CW) og kvasi-kontinuerlig bølge (QCW) ) alternativer. Laserbrikke og stang er tilgjengelig i ulike fyllfaktorer, stripebredder, stangbredder og hulromslengder, og tilpassede alternativer kan utvikles for å møte dine unike krav.

Laserbrikker produseres under de strengeste kvalitetskontroller. Vi jobber kun med toppmoderne epitaksi-, prosesserings- og fasettbeleggingsteknologi. Standard loddemetoder brukes for montering av laserbrikke. Materialet støtter både myk loddetinn (indium) og hardloddetinn (gull/tinn). Standardkonfigurasjonen av laserbrikken er en emitterstruktur separert på p-siden. På forespørsel er laserbrikker tilgjengelig med kontinuerlig p-side metallisering og tilpassede fasettbelegg, ved bruk av lav AR-belegg for montering av eksterne resonatorer.

Brandnew Technology, en av de ledende produsentene og leverandørene av diodelaser i Kina, har en profesjonell fabrikk som produserer laserbrikke av høy kvalitet og selger til konkurransedyktig pris. Velkommen til engrossalg av våre produkter laget i Kina.