| 캡슐화 솔더 다이오드 레이저 바 스택 | AuSn 팩 |
| 중심 파장 | 1064nm |
| 출력 전력 | ≥55W |
| 현재 작동 전류 | ≤30 A |
| 작동 전압 | ≤24V |
| 작동 모드 | CW |
| 공동 길이 | 900mm |
| 출력 미러 | T = 20% |
| 물 온도 | 25±3℃ |
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추상적인
고체 레이저의 필수 펌핑 소스인 CW(연속파) 다이오드 펌프 레이저 모듈에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 이러한 모듈은 고체 레이저 응용 분야의 특정 요구 사항을 충족하는 데 있어 독보적인 장점을 제공합니다. 루미스팟 테크(LumiSpot Tech)의 CW 다이오드 펌프 시리즈 신제품인 G2 - 다이오드 펌프 고체 레이저는 더욱 넓은 응용 분야와 향상된 성능을 자랑합니다.
본 기사에서는 CW 다이오드 펌프 고체 레이저의 제품 적용 분야, 특징 및 장점에 초점을 맞춰 설명합니다. 기사 말미에는 루미스팟 테크(Lumispot Tech)의 CW DPL 테스트 보고서와 당사의 특별한 장점을 소개하겠습니다.
지원 분야
고출력 반도체 레이저는 주로 고체 레이저의 펌프 광원으로 사용됩니다. 실제 응용 분야에서 반도체 레이저 다이오드 펌핑 광원은 레이저 다이오드 펌핑 고체 레이저 기술을 최적화하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
이 유형의 레이저는 기존의 크립톤 램프나 제논 램프 대신 고정된 파장 출력을 가진 반도체 레이저를 사용하여 결정을 여기시킵니다. 따라서 이 업그레이드된 레이저는 2형 레이저라고 불립니다.nd고효율, 긴 수명, 우수한 빔 품질, 뛰어난 안정성, 소형화 등의 특징을 지닌 CW 펌프 레이저(G2-A) 세대입니다.
고출력 펌핑 능력
CW 다이오드 펌프 소스는 강력한 광 에너지 버스트를 제공하여 고체 레이저의 이득 매질을 효과적으로 펌핑함으로써 고체 레이저의 최적 성능을 구현합니다. 또한, 비교적 높은 피크 출력(또는 평균 출력)으로 더욱 폭넓은 응용 분야에 활용할 수 있습니다.산업, 의학, 과학.
탁월한 빔과 안정성
CW 반도체 펌핑 레이저 모듈은 탁월한 광선 품질과 자발적인 안정성을 자랑하며, 이는 제어 가능한 정밀 레이저 광 출력을 구현하는 데 매우 중요합니다. 이 모듈은 잘 정의되고 안정적인 빔 프로파일을 생성하도록 설계되어 고체 레이저의 안정적이고 일관된 펌핑을 보장합니다. 이러한 특징은 산업 재료 가공 분야의 레이저 응용 분야에 대한 요구 사항을 완벽하게 충족합니다. 레이저 절단그리고 연구 개발.
연속파 작동
CW 작동 모드는 연속파 레이저와 펄스 레이저의 장점을 모두 결합한 방식입니다. CW 레이저와 펄스 레이저의 주요 차이점은 출력입니다.CW 연속파 레이저라고도 불리는 이 레이저는 안정적인 작동 모드와 연속파를 방출하는 능력을 특징으로 합니다.
콤팩트하고 안정적인 디자인
CW DPL은 현재 시스템에 쉽게 통합될 수 있습니다.고체 레이저컴팩트한 디자인과 구조에 기반하여 제작되었습니다. 견고한 구조와 고품질 부품은 장기적인 신뢰성을 보장하여 가동 중지 시간과 유지 보수 비용을 최소화하며, 이는 산업 제조 및 의료 시술 분야에서 특히 중요합니다.
DPL 시리즈의 시장 수요 - 성장하는 시장 기회
다양한 산업 분야에서 고체 레이저에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 CW 다이오드 펌핑 레이저 모듈과 같은 고성능 펌핑 소스에 대한 필요성도 커지고 있습니다. 제조, 의료, 국방 및 과학 연구와 같은 산업 분야에서는 정밀 응용 분야에 고체 레이저를 활용하고 있습니다.
요약하자면, 고체 레이저의 다이오드 펌핑 소스로서 이 제품은 고출력 펌핑 능력, CW 작동 모드, 탁월한 빔 품질 및 안정성, 그리고 컴팩트한 구조 설계 등의 특징을 갖추고 있어 레이저 모듈 시장의 수요를 높이고 있습니다. 공급업체인 루미스팟 테크(Lumispot Tech) 또한 DPL 시리즈의 성능 최적화와 기술 적용에 많은 노력을 기울이고 있습니다.
Lumispot Tech의 G2-A DPL 제품 번들 세트
각 제품 세트는 수평으로 적층된 어레이 모듈 3개 그룹으로 구성되어 있으며, 각 수평 적층 어레이 모듈 그룹은 약 100W@25A의 출력을 제공하고, 전체 출력은 300W@25A입니다.
아래 그림은 G2-A 펌프의 형광 반점을 보여줍니다.
G2-A 다이오드 펌프 고체 레이저의 주요 기술 데이터:
우리의 기술력 강점
1. 과도 열 관리 기술
반도체 펌핑 고체 레이저는 높은 피크 출력의 준연속파(CW) 응용 분야와 높은 평균 출력의 연속파(CW) 응용 분야에 널리 사용됩니다. 이러한 레이저에서 방열판의 높이와 칩 간 거리(즉, 기판과 칩의 두께)는 제품의 방열 능력에 상당한 영향을 미칩니다. 칩 간 거리가 멀수록 방열 성능은 향상되지만 제품 부피가 증가합니다. 반대로 칩 간격이 좁아지면 제품 크기는 작아지지만 방열 성능이 부족해질 수 있습니다. 따라서 방열 요구 사항을 충족하면서 가장 작은 부피를 사용하는 최적의 반도체 펌핑 고체 레이저를 설계하는 것은 설계 과정에서 어려운 과제입니다.
정상 상태 열 시뮬레이션 그래프
루미스팟 테크는 유한 요소법을 적용하여 장치의 온도 분포를 시뮬레이션하고 계산합니다. 열 시뮬레이션에는 고체 열 전달 정상 상태 열 시뮬레이션과 액체 온도 열 시뮬레이션을 결합하여 사용합니다. 아래 그림과 같이 연속 작동 조건에서 고체 열 전달 정상 상태 열 시뮬레이션 결과를 바탕으로 최적의 칩 간격 및 배열을 설계했습니다. 이러한 간격과 구조를 통해 제품은 우수한 방열 성능, 낮은 최고 온도, 그리고 최상의 소형화 특성을 구현할 수 있습니다.
2.AuSn 솔더캡슐화 공정
루미스팟 테크는 기존의 인듐 솔더로 인한 열피로, 전기이동, 전기-열 이동 등의 문제를 해결하기 위해 AuSn 솔더를 사용하는 패키징 기술을 채택했습니다. AuSn 솔더를 도입함으로써 제품의 신뢰성과 수명을 향상시키고자 합니다. 또한, 일정한 바 스택 간격을 유지하면서 솔더를 교체함으로써 제품의 신뢰성과 수명 향상에 더욱 기여합니다.
고출력 반도체 펌프형 고체 레이저의 패키징 기술에서, 인듐(In) 금속은 낮은 융점, 낮은 용접 응력, 간편한 작업, 우수한 소성 변형 및 침투성 등의 장점으로 인해 많은 국제 제조업체에서 용접 재료로 채택되고 있습니다. 그러나 반도체 펌프형 고체 레이저의 연속 운전 환경에서 발생하는 교류 응력은 인듐 용접층의 응력 피로를 유발하여 제품 고장으로 이어질 수 있습니다. 특히 고온 및 저온 환경, 그리고 긴 펄스 폭 조건에서는 인듐 용접의 불량률이 매우 높습니다.
솔더 패키지가 다른 레이저의 가속 수명 시험 비교
600시간의 노화 테스트 후, 인듐 솔더로 밀봉된 모든 제품은 고장났지만, 금-주석으로 밀봉된 제품은 2,000시간 이상 전력 변화 없이 작동하여 금-주석 밀봉의 장점을 보여주었습니다.
루미스팟 테크는 고출력 반도체 레이저의 신뢰성을 향상시키면서 다양한 성능 지표의 일관성을 유지하기 위해 새로운 패키징 소재로 경질 솔더(AuSn)를 채택했습니다. 열팽창 계수가 일치하는 기판 소재(CTE-Matched Submount)를 사용함으로써 열 응력을 효과적으로 완화하고, 경질 솔더 제조 과정에서 발생할 수 있는 기술적 문제를 해결할 수 있습니다. 기판 소재(서브마운트)가 반도체 칩에 솔더링될 수 있도록 하기 위한 필수 조건은 표면 금속화입니다. 표면 금속화는 기판 소재 표면에 확산 방지층과 솔더 침투층을 형성하는 것을 의미합니다.
인듐 솔더로 캡슐화된 레이저의 전기이동 메커니즘 개략도
루미스팟 테크는 고출력 반도체 레이저의 신뢰성을 향상시키면서 다양한 성능 지표의 일관성을 유지하기 위해 새로운 패키징 소재로 경질 솔더(AuSn)를 채택했습니다. 열팽창 계수가 일치하는 기판 소재(CTE-Matched Submount)를 사용함으로써 열 응력을 효과적으로 완화하고, 경질 솔더 제조 과정에서 발생할 수 있는 기술적 문제를 해결할 수 있습니다. 기판 소재(서브마운트)가 반도체 칩에 솔더링될 수 있도록 하기 위한 필수 조건은 표면 금속화입니다. 표면 금속화는 기판 소재 표면에 확산 방지층과 솔더 침투층을 형성하는 것을 의미합니다.
표면 금속화의 목적은 한편으로는 납땜 재료와 기판 재료 사이의 확산을 차단하고, 다른 한편으로는 납땜 재료와 기판 재료의 용접성을 강화하여 납땜층이 공동에 형성되는 것을 방지하는 것입니다. 또한, 표면 금속화는 기판 재료 표면의 산화 및 수분 침투를 방지하고, 용접 과정에서의 접촉 저항을 감소시켜 용접 강도와 제품 신뢰성을 향상시킵니다. 반도체 펌프형 고체 레이저의 용접 재료로 경질 납땜인 AuSn을 사용하면 인듐 응력 피로, 산화, 전기열 이동 등의 결함을 효과적으로 방지하여 반도체 레이저의 신뢰성과 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. 금-주석 캡슐화 기술을 사용하면 인듐 납땜의 전기 이동 및 전기열 이동 문제를 해결할 수 있습니다.
루미스팟 테크의 솔루션
연속 또는 펄스 레이저에서, 레이저 매질에 의한 펌프 복사 흡수와 매질의 외부 냉각으로 인해 레이저 매질 내부에 불균일한 온도 분포가 발생하고, 이로 인해 온도 구배가 생겨 매질의 굴절률이 변화하고 다양한 열 효과가 나타납니다. 이득 매질 내부의 열 축적은 열 렌즈 효과와 열 유도 복굴절 효과를 유발하여 레이저 시스템에 손실을 발생시키고, 공진기 내 레이저의 안정성과 출력 빔의 품질에 영향을 미칩니다. 연속 동작 레이저 시스템에서 이득 매질의 열 응력은 펌프 출력이 증가함에 따라 변화합니다. 시스템 내의 다양한 열 효과는 전체 레이저 시스템의 빔 품질 향상 및 출력 증대에 심각한 영향을 미치며, 이는 해결해야 할 과제 중 하나입니다. 작동 과정에서 결정의 열 효과를 효과적으로 억제하고 완화하는 방법은 오랫동안 과학자들의 고심 대상이었으며, 현재 연구의 주요 관심사 중 하나입니다.
열렌즈 공진기를 갖춘 Nd:YAG 레이저
고출력 LD 펌핑 Nd:YAG 레이저 개발 프로젝트에서 열 렌즈 공진기를 갖는 Nd:YAG 레이저 문제를 해결하여 모듈이 높은 출력과 높은 빔 품질을 동시에 얻을 수 있도록 했습니다.
루미스팟 테크는 고출력 LD 펌핑 Nd:YAG 레이저 개발 프로젝트의 일환으로 열 렌즈가 포함된 공진기로 인한 출력 저하 문제를 크게 해결한 G2-A 모듈을 개발했습니다. 이 모듈을 통해 고출력과 고품질 빔을 구현할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 7월 24일