ليزر ديود أحادي القضبان

يشتمل ليزر الصمام الثنائي أحادي الشريط على شريط ليزر ديود MCC وشريط ليزر ديود CS. يشير MCC Diode Laser Bar‌ إلى شريط ليزر أشباه الموصلات يستخدم مبرد القنوات الدقيقة (MCC). يستخدم MCC Laser Bar بشكل أساسي في هيكل التعبئة والتغليف لأشعة ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة. وتتمثل ميزته الأساسية في الأداء الفعال لتبديد الحرارة والقدرة على العمل في ظل موجة مستمرة ودورة تشغيل عالية وموجة شبه مستمرة.‌ يشير شريط ليزر الصمام الثنائي المعبأ CS إلى نموذج تعبئة ليزر أشباه الموصلات، حيث يرمز "CS" إلى التبريد بالتوصيل. يتم استخدام نموذج التغليف هذا بشكل أساسي لأشعة الليزر شبه الموصلة عالية الطاقة، خاصة في دورة التشغيل العالية ووضع التشغيل المستمر، الأمر الذي يتطلب حلاً فعالاً لتبديد الحرارة.

شريط مركز عملائي

شريط سي إس

إزالة الشعر باليد

MCC ديود ليزر بار

CS ديود ليزر بار، FAC اختياري

آلية التبريد
‌تبريد الماء‌: تبريد الماء بالليزر يهدف إلى تبديد الحرارة من خلال دوران الماء. يتم تدوير الماء داخل وخارج الليزر لنقل الحرارة إلى الماء، ومن ثم إعادة تدويره بعد تبديده في المبرد. يتمتع التبريد المائي بموصلية حرارية عالية وقدرات نقل الحرارة، ويمكنه نقل الحرارة إلى الخارج بشكل أسرع، وبالتالي ضمان التشغيل الفعال والمستقر لليزر وتقليل معدل الفشل‌.

‌التبريد بالتوصيل‌: يشير التبريد بالتوصيل عادةً إلى استخدام خصائص التوصيل الحراري للمواد مثل المعادن لتبديد الحرارة. تعتمد طريقة التبريد هذه على كفاءة التوصيل الحراري للمادة وعادة ما تستخدم للأجهزة الصغيرة أو لتبديد الحرارة المحلي‌.

السيناريوهات القابلة للتطبيق
‌التبريد المائي‌: مناسب للسيناريوهات التي تتطلب تشغيلًا مستمرًا طويل الأمد وتضمن الاستقرار. يمكن أن يوفر تبريد الماء تأثيرًا أفضل لتبديد الحرارة وتقليل معدل الفشل. إنها مناسبة لأشعة الليزر عالية الطاقة أو التطبيقات التي تتطلب استقرارًا عاليًا‌.
‌تبريد التوصيل‌: مناسب للأجهزة الصغيرة أو احتياجات تبديد الحرارة المحلية. نظرًا لأن التبريد بالتوصيل يعتمد على كفاءة التوصيل الحراري للمادة، فإن تأثير تبديد الحرارة الخاص به محدود نسبيًا، وهو مناسب للأجهزة ذات الطاقة المنخفضة أو متطلبات تبديد الحرارة المنخفضة‌.

تكلفة الصيانة وصعوبتها
التبريد المائي: يتطلب الاستبدال المنتظم لمرشحات الترسبات وإضافة سائل التبريد، الأمر الذي يتطلب تكاليف صيانة عالية.
التبريد بالتوصيل: صيانة بسيطة نسبيًا، ولا تتطلب سوى التنظيف المنتظم لمكونات تبديد الحرارة، وتكاليف صيانة منخفضة.

وضع العمل CW
وضع العمل CW يعني أن الليزر يعمل بطريقة مستمرة، وتبقى طاقة شعاع الإخراج ثابتة وغير منقطعة. يعتبر وضع العمل هذا مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب طاقة ليزر مستقرة، مثل اتصالات الألياف الضوئية ومعالجة المواد. تعد طاقة خرج ليزر CW منخفضة نسبيًا، ولكنها يمكن أن تظل مستقرة، وهو مناسب للسيناريوهات التي تتطلب إخراجًا مستمرًا لطاقة الليزر. ‌

وضع العمل QCW
وضع العمل QCW يعني أن الليزر يعمل على شكل نبضات، ومدة (عرض) كل نبضة محدودة، وهناك فاصل زمني معين بين النبضات. عادةً ما يصدر ليزر QCW نبضات بشكل متكرر بتردد عالٍ، ويمكن تعديل عرض النبضة حسب الحاجة للتحكم في طاقة الخرج وطاقة النبض لليزر. يعتبر وضع التشغيل هذا مناسبًا لسيناريوهات التطبيقات ذات المتطلبات العالية لدقة الوقت، مثل أنظمة الرادار والمعدات الطبية. يمكن أن توفر النبضات القصيرة عالية الطاقة لأشعة الليزر QCW تأثيرات قياس ومعالجة دقيقة. ‌

سيناريوهات التطبيق المحددة
‌وضع عمل CW‌: مناسب للتطبيقات التي تتطلب طاقة ليزر مستقرة، مثل اتصالات الألياف الضوئية ومعالجة المواد. في هذه التطبيقات، يمكن أن توفر أشعة الليزر CW طاقة خرج مستقرة لتلبية الاحتياجات المستمرة لنقل الإشارات أو معالجة المواد.
‌وضع عمل QCW‌: مناسب للتطبيقات ذات المتطلبات العالية لدقة الوقت، مثل أنظمة الرادار والمعدات الطبية. يمكن أن توفر النبضات القصيرة عالية الطاقة لأشعة الليزر QCW تأثيرات قياس ومعالجة دقيقة.

طرق تبريد مختلفة: يعتمد شريط الليزر المعبأ CS على التبريد السلبي وعادةً لا يتطلب أنظمة تبريد إضافية مثل الماء منزوع الأيونات والتبريد الدوراني لمضخة الضغط العالي. يستخدم شريط الليزر ذو القنوات الصغيرة التبريد السائل، وخاصة مبرد القنوات الدقيقة (MCC)، الذي يقع مدخل سائل التبريد الخاص به بالقرب من شريط الليزر، مع كفاءة عالية في تبديد الحرارة.
الفرق الهيكلي: هيكل شريط الصمام الثنائي المعبأ CS بسيط نسبيًا وقد لا يتضمن تصميمًا معقدًا لقناة التبريد. يحتوي شريط الصمام الثنائي ذو القنوات الدقيقة على مبرد ذو قنوات صغيرة، وهو جزء مهم من هيكله لتبديد الحرارة بشكل فعال.

• متطلبات الصيانة:حزمة CS: تصميم لا يحتاج إلى صيانة، ولا يوجد صمام ثنائي ليزر ذو قناة دقيقة، ولا يوجد ماء منزوع الأيونات، وتبريد دوران مضخة الضغط العالي.
• شريط الصمام الثنائي ليزر Microchannel:مطلوب صيانة منتظمة لنظام التبريد.
• سيناريوهات التطبيق المختلفة:نظرًا لطريقة التبريد البسيطة التي لا تحتاج إلى صيانة، فإن شريط الصمام الثنائي المعبأ CS مناسب جدًا لتطبيقات الليزر من الدرجة الصناعية.

يعد شريط الصمام الثنائي Microchannel أكثر ملاءمة للاستخدام في دورة العمل العالية ووضع العمل المستمر نظرًا لكفاءته العالية في تبديد الحرارة.

تشمل الوظائف الرئيسية لشريط الليزر CS مع عدسة FAC تركيز الضوء، وتعزيز اتجاهية الشعاع وتقليل زاوية انحراف الشعاع. ‌

الضوء المنبعث من شريط الليزر هو بالفعل ضوء ليزر بحد ذاته، ولكن لأنه عادة ما يكون بيضاوي الشكل أو على شكل غيبوبة عندما يخرج من الرنان، فإنه يتطلب عدسة لتركيزه. وتتمثل وظيفة العدسة في تركيز هذه الأشعة في نقطة ضوئية، وبالتالي تعزيز اتجاهية الشعاع وتقليل زاوية انحراف الشعاع‌.

ضوء التركيز
يمكن للعدسة تركيز الضوء المنبعث من صمام ثنائي الليزر بشكل فعال لتشكيل بقعة ضوئية. يمكن أن يؤدي تأثير التركيز هذا إلى زيادة مسافة الإسقاط وسطوع الضوء بشكل كبير، مما يجعل تطبيق ثنائيات الليزر أكثر كفاءة وعملية‌.

تعزيز اتجاهية الشعاع
من خلال التركيز عبر العدسة، يمكن أن يكون الشعاع المنبعث من صمام ثنائي الليزر أكثر تركيزًا وأكثر اتجاهًا. وهذا يعني أن الشعاع يمكن أن ينتشر في اتجاه محدد بشكل أكثر دقة، مما يقلل من تشتت وانتشار الشعاع وتحسين كفاءة نقل الشعاع‌.

تقليل زاوية انحراف الشعاع
يمكن أن يؤدي استخدام العدسات إلى تقليل زاوية انحراف الشعاع المنبعث من الصمام الثنائي الليزري بشكل كبير. وتعني زاوية التباعد المنخفضة أن الشعاع يمكنه الحفاظ على انتشار أصغر أثناء الانتشار، وبالتالي تحسين موازنة الشعاع واستقراره‌.

عند استخدام أشرطة الليزر MCC المبردة بالماء، انتبه إلى النقاط التالية‌:
‌تأكد من التثبيت والتوصيل الصحيحين لنظام تبريد المياه‌: بما في ذلك مبردات المياه وأنابيب المياه وسائل التبريد، وتأكد من أن الاتصال ثابت، وتجنب تسرب المياه أو تسربها‌.
‌اختر سائل تبريد مناسب‌: يوصى باستخدام سائل يتمتع بتبديد جيد للحرارة وخصائص مضادة للتآكل، مثل الماء المقطر أو خليط المبرد، وتجنب استخدام السوائل التي تلحق الضرر بالمعدات‌.
‌التحكم في درجة حرارة نظام تبريد الماء‌: وفقًا لمتطلبات الليزر وبيئة العمل، اضبط درجة الحرارة للتأكد من أن الجهاز يعمل عند درجة حرارة مناسبة. درجة الحرارة المرتفعة جدًا أو المنخفضة جدًا ليست جيدة‌.
‌قم بتنظيف نظام تبريد المياه بانتظام‌: تجنب انسداد أنابيب المياه والمبردات وغيرها بسبب الأوساخ، مما يؤثر على كفاءة تبديد الحرارة. استخدم فرشاة ناعمة أو هواء مضغوط للتنظيف‌.
‌منع التجمد‌: في بيئة درجة الحرارة المنخفضة، تأكد من وجود الليزر ومبرد الماء دائمًا في بيئة أعلى من 0 درجة مئوية، أو احتفظ بالليزر ومبرد الماء في حالة التشغيل لمنع تسرب الماء الموجود في الأنبوب تجميد‌.
‌استخدم مضاد التجمد‌: عندما تنخفض درجة الحرارة أقل من 0 درجة، استخدم مضاد التجمد لجميع مياه التبريد؛ عند عدم استخدامه لفترة طويلة أو انقطاع التيار الكهربائي، قم بتصريف المياه الموجودة في مبرد المياه وتخزين الجهاز في بيئة تزيد درجة حرارتها عن 5 درجات ‌.
من خلال التدابير المذكورة أعلاه، يمكن التأكد من أن شريط الليزر MCC المبرد بالماء يحافظ على الأداء الأمثل ويطيل عمر الخدمة أثناء الاستخدام.

تشتمل مكونات الصمام الثنائي الليزري المعبأ CS بشكل أساسي على الأجزاء التالية:

شريحة الليزر: هذا هو الجزء الأساسي من صمام ثنائي الليزر، المسؤول عن انبعاث ضوء الليزر. تتكون شريحة الليزر عادة من وصلة pn مكونة من شبه موصل من النوع p وشبه موصل من النوع n، والتي تحتوي على طبقة نشطة تبعث الضوء وطبقة تعكس الضوء.

طبقة المعدنة: يتم استخدام طبقة المعدنة لتوصيل شريحة الليزر والمكونات الأخرى. وعادة ما يتم تقسيمها إلى شبكة عازلة، ويتم تصميم الكاثود والأنود على هذه الطبقة.

ركيزة التثبيت: يتم استخدام ركيزة التثبيت لإصلاح ودعم شريحة الليزر وتوفير تبديد الحرارة. في بعض الحالات، يتم أيضًا استخدام الركيزة المتصاعدة لعزل المشتت الحراري.

مسار تبديد الحرارة: من أجل ضمان عدم ارتفاع درجة حرارة صمام ثنائي الليزر أثناء التشغيل، عادة ما يكون هناك تصميم لمسار تبديد الحرارة. يمكن أن يكون مسار تبديد الحرارة عموديًا أو أفقيًا، اعتمادًا على تصميم العبوة

يشير تأثير ابتسامة شعاع الليزر‌ إلى حقيقة أنه في مصفوفة ليزر أشباه الموصلات (LDA)، بسبب الضغط الحراري الناتج أثناء عملية التعبئة والتغليف، تنتج شريحة الليزر انحناءًا باعثًا للضوء في اتجاه المحور السريع، مما يتسبب في ظهور بقع ضوئية لكل منها أن لا تكون الوحدة الباعثة للضوء في خط مستقيم. تُعرف هذه الظاهرة باسم تأثير "الابتسامة".

سبب
السبب الرئيسي لتأثير "الابتسامة" هو عدم التطابق في معامل التمدد الحراري بين شريحة الليزر ومواد التعبئة والتغليف مثل المشتت الحراري للركيزة أثناء عملية التغليف، مما يؤدي إلى الإجهاد الحراري. يتفاقم هذا الضغط الحراري بشكل أكبر عندما يعمل الليزر، مما يتسبب في انحناء شريحة الليزر، مما يؤثر على خطية الشعاع‌.

تأثير
تأثير "الابتسامة" له تأثير كبير على جودة الشعاع، والذي يتجلى بشكل رئيسي في تدهور خطية الشعاع والتوزيع الموحد لبقع الضوء. سيؤدي ذلك إلى زيادة صعوبة موازنة الشعاع وتشكيله واقتران الألياف، مما يؤثر على الأداء العام لليزر.

التداعيات والحلول العملية
في التطبيقات العملية، سيؤثر تأثير "الابتسامة" على جودة شعاع ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة، خاصة في التطبيقات التي تتطلب محاذاة عالية الدقة. ومن أجل تقليل تأثير تأثير "الابتسامة"، يمكن تحسينه من خلال تحسين عملية التغليف، واستخدام مواد ذات معامل تمدد حراري أكثر توافقًا، مع الأخذ في الاعتبار تأثير التغيرات في درجات الحرارة على جودة الشعاع في التصميم.

يعتمد تطبيق ثنائيات الليزر CS (LD) في تكنولوجيا الطباعة بشكل أساسي على كفاءتها العالية وكثافة الطاقة العالية والتحكم الدقيق. تولد ثنائيات الليزر أشعة الليزر من خلال مبدأ الانبعاث المحفز، والتي تستخدم لاستئصال المواد أو معالجتها بدقة أثناء عملية الطباعة.

مبدأ عمل الثنائيات الليزرية
الهيكل الأساسي لثنائي الليزر هو وصلة PN، التي تتكون من شبه موصل من النوع P وأشباه موصل من النوع N مشحون بشوائب مختلفة. عند تطبيق انحياز أمامي على الوصلة PN، تنتقل الإلكترونات من المنطقة N إلى المنطقة P، وتنتقل الثقوب من المنطقة P إلى المنطقة N. تتجمع هذه الإلكترونات والثقوب مرة أخرى بالقرب من تقاطع PN لتوليد الفوتونات. من أجل توليد الليزر، هناك حاجة أيضًا إلى انبعاث محفز ومرنانات بصرية. الانبعاث المحفز يعني أنه عندما يقفز الإلكترون من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل، يتم تحرير الفوتون. إذا تفاعل هذا الفوتون مع إلكترون آخر بمستوى طاقة مرتفع، فسيؤدي ذلك إلى إطلاق الإلكترون أيضًا لفوتون له نفس التردد والطور، وبالتالي تحقيق تضخيم الضوء. يستخدم المرنان البصري عاكسًا لعكس الفوتونات في التجويف، مما يزيد من عدد الفوتونات ويشكل في النهاية ليزرًا. ‌

تطبيق الثنائيات الليزرية في تكنولوجيا الطباعة
في تكنولوجيا الطباعة، تستخدم الثنائيات الليزرية بشكل رئيسي في الطباعة بالليزر. المكون الأساسي لطابعة الليزر هو الماسح الضوئي الليزري، الذي يقوم بمسح سطح الأسطوانة الحساسة للضوء باستخدام شعاع الليزر الناتج عن صمام ثنائي ليزر. عندما يشع شعاع الليزر الأسطوانة الحساسة للضوء، تمتص المادة الموصلة للضوء الموجودة على الأسطوانة الحساسة طاقة الليزر وتشكل صورة كامنة إلكتروستاتيكية. بعد ذلك، يتم امتصاص الحبر على الصورة الكهروستاتيكية الكامنة لإكمال عملية الطباعة.

يمكن تعبئة قضبان الصمام الثنائي الليزري MCC في حزمة الصمام الثنائي الليزري. ‌

يمكن تعبئة قضبان الصمام الثنائي الليزري MCC في حزمة الصمام الثنائي الليزري بواسطة المكدس الرأسي (V-stack). تتغلب ليزرات أشباه الموصلات ذات المكدس العمودي على مشكلة جودة الشعاع الخاصة بأشعة الليزر ذات المصفوفة الأفقية، وتتوافق جودة شعاعها مع جودة شعاع ليزر واحد، وهو مناسب للتطبيقات ذات متطلبات جودة الشعاع العالي‌. بالإضافة إلى ذلك، مع تحسين تكنولوجيا التعبئة والتغليف، يمكن زيادة عدد أشرطة الليزر في الليزر المكدس عموديًا من عدد قليل إلى 70، كما يمكن أن يصل الحد الأقصى لطاقة الإخراج أيضًا إلى KW.

هيكل التعبئة والتغليف
يشتمل هيكل التغليف لقضبان الصمام الثنائي الليزري MCC بشكل عام على كاثود وأنود ومدخل ومخرج سائل التبريد. يكون مدخل سائل التبريد قريبًا من أنود مجموعة الليزر، بينما يكون مخرج سائل التبريد قريبًا من الكاثود‌. يمكّن هذا الهيكل قضبان الصمام الثنائي الليزري MCC من تبديد الحرارة بشكل فعال وإدارة الحرارة عند تكديسها في مصفوفة.

سيناريوهات التطبيق
بعد التعبئة في حزمة الصمام الثنائي الليزري، يمكن تطبيق قضبان الصمام الثنائي الليزري MCC على مجموعة متنوعة من سيناريوهات الطلب على الليزر عالي الطاقة، مثل المعالجة الصناعية والبحث العلمي والمعدات الطبية وما إلى ذلك. نظرًا لانتاج الطاقة العالية وجودة الشعاع الجيدة، فإن MCC يمكن لقضبان الصمام الثنائي الليزري تلبية المتطلبات العالية لمعدات الليزر في هذه المجالات بعد تعبئتها.

يتوفر ليزر الصمام الثنائي أحادي القضبان في قضبان صمام ثنائي ليزر غير مثبتة أو مثبتة في عبوات مبردة بشكل موصل أو نشط. تعمل معظم قضبان الصمام الثنائي في منطقة الطول الموجي من 755 إلى 860 نانومتر أو بين 940 نانومتر و980 نانومتر. تعد الأطوال الموجية البالغة 808 نانومتر (لضخ ليزر النيوديميوم) و940 نانومتر (لضخ Yb:YAG) هي الأبرز. هناك طول موجي مهم آخر يبلغ حوالي 975-980 نانومتر لضخ أجهزة الليزر ومكبرات الصوت عالية الطاقة المشبعة بالإربيوم أو الإيتربيوم. يتم تقديم صمام ثنائي نموذجي مبرد بشكل سلبي على حامل CS، وهي حزمة قياسية متوافقة مع أداة التثبيت المعتمدة على المبرد الكهروحراري (TEC). يُعد حامل CS مناسبًا لتشغيل CW شبه (QCW) ومتوسطة الطاقة. لتبريد الماء النشط، يتم استخدام أحواض حرارة ذات قنوات صغيرة. يمكن تكديس أشرطة متعددة في الاتجاه الأفقي أو الرأسي لزيادة طاقة الإخراج.

يتم استخدام ليزر ديود أحادي الشريط عالي الطاقة مباشرة (مثل ليزر ديود مباشر) في معالجة المواد بالليزر (مثل اللحام بالليزر وبعض المعالجات السطحية) وكأشعة ليزر طبية (على سبيل المثال، العلاج الديناميكي الضوئي، وإزالة الوشم، وجراحة الليزر). كما تم تطوير قضبان الصمام الثنائي بشكل أكبر للاستخدام العسكري كأسلحة ليزر في ساحة المعركة. بالنسبة لقدرات عالية جدًا (أعلى من 100 واط تقريبًا)، يستخدم المرء مداخن الصمام الثنائي، والتي تعد ضرورية بعدة قضبان صمام ثنائي مكدسة في الاتجاه الرأسي. أحد التطبيقات الشائعة الأخرى هو ضخ أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة عالية الطاقة – سواء الليزر السائب أو الليزر الليفي.

تمتلك Brandnew Technology، إحدى الشركات الرائدة في تصنيع وتوريد ليزر الصمام الثنائي في الصين، مصنعًا محترفًا يقوم بتصنيع CS-mount LD عالي الجودة، وليزر ديود أحادي الشريط، وليزر ديود CW ويبيع بأسعار تنافسية. مرحبا بكم في منتجاتنا بالجملة المصنوعة في الصين.