blog O Wysokomocne macierze diod laserowych dla laserów koherentnych 2-mikronowych

Wyobraźcie sobie precyzyjną wiązkę lasera przenikającą przez atmosferę Ziemi z rozległości kosmosu, wykrywając subtelne zmiany pola wiatru.Ta pozornie futurystyczna technologia opiera się na kluczowym komponentzieJednak obecna technologia LDA stoi przed znaczącymi wyzwaniami w zakresie niezawodności, trwałości i wydajności.szczególnie gdy służą jako źródła pomp dla laserów koherentnych w stanie stałym o pojemności 2 mikronów.

Zestawy diod laserowych tworzą rdzeń systemów laserowych stałego stanu pompowanych diodami, a ich wydajność bezpośrednio określa możliwości całego systemu.LDA dostarczają energii do mediów laserowych w stanie stałym, generując spójne wiązki laserowe o wysokiej jakości przestrzennej i widmowej.i wymagania energetyczne diod laserowych.

W porównaniu z powszechnie stosowanymi laserami o pojemności 1 mikron, lasery o wysokiej energii impulsowej o pojemności 2 mikron stanowią znacznie większe wyzwania w zakresie wymogów pompowania.zastosowania takie jak globalne profilowanie wiatru w przestrzeni kosmicznej i zdalne wykrywanie turbulencji w czystym powietrzu samolotów wymagają niezawodności i długości życia znacznie przekraczającej obecne możliwości LDA.

Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie LDA o wysokiej mocy impulsowej, kwasy ciągłych fal w opakowaniach chłodzonych przewodnictwem pokazują, że mogą rozwiązać wyzwania inżynieryjne w instrumentach LIDAR w stanie stałym.pomimo tych zmian, LDA spełniające wymagania w zakresie spójnych lidarów kosmicznych i lotniczych nadal borykają się z problemami związanymi z żywotnością i niezawodnością.

W przypadku laserów w stanie stałym o średniej do wysokiej energii impulsowej o długości 2 mikronów wymagane są wysokiej mocy LDA kwasi-CW o minimalnym czasie trwania impulsu 1 milisekundy w zakresie 792 nanometrów.Ten stosunkowo długi czas trwania impulsów znacząco przyczynia się do ograniczonego okresu życia układu, ponieważ poddaje aktywne obszary diody laserowej wysokim temperaturom i silnemu cyklowi cieplnemu.natomiast nadmierne podniesienie temperatury prowadzi do przedwczesnej awarii.

Ekstremalny wzrost temperatury podczas impulsów generuje znaczne napięcie w poszczególnych prętach emiterów z powodu lokalizowanego ogrzewania i różnych niezgodności termicznych między prętami, podłożami,i materiałów klejącychChociaż ostrożna konstrukcja głowicy laserowej może zmniejszyć degradację cieplną poprzez poprawę rozpraszania ciepła i działanie diod znacznie poniżej maksymalnych wartości, potrzebne są bardziej kompleksowe rozwiązania.

W celu dokładnego zbadania wydajności LDA opracowano wyspecjalizowaną platformę charakterystyki układu diodowego laserowego (LDCF).

• Stacja charakterystyki diody laserowej:Ta stacja nabywa podstawowe parametry, w tym moc, długość fali, szerokość linii i wydajność.Wykonuje również wyspecjalizowane pomiary, takie jak profilowanie termiczne facetów i opakowań diod laserowych, analizy jakości wiązki w polu bliskim i w polu dalekim oraz pomiarów widmowych o wysokiej rozdzielczości.
• Stacja badawcza na całe życie:Automatyczne urządzenie to może jednocześnie mierzyć osiem LDA przy użyciu standaryzowanych przyrządów do dokładnej analizy porównawczej.gromadzi i archiwuje dane, zgłasza anomalie i generuje powiadomienia w razie potrzeby.

Aby zwiększyć żywotność i wydajność LDA, opracowano specjalnie zaprojektowany pakiet zawierający sześć barów emiterów o mocy 100 W.Ten eksperymentalny LDA wykorzystuje substraty diamentowe i rozpraszacze ciepła zamiast konwencjonalnych substratów BeO i miedzianych rozpraszaczy ciepła, znacząco poprawiając rozpraszanie ciepła z aktywnego obszaru.

Wydajność termiczna została oceniona poprzez obsługę układu przy stałym prądzie 80A i częstotliwości powtarzania 10 Hz, mierząc długość fali wyjściowej i wydajność elektrooptyczną w różnych szerokościach impulsu.Analiza porównawcza wykazała, że opakowanie oparte na diamentach wykazało niższą odporność termiczną., co wskazuje na lepszą rozpraszanie ciepła, które może znacznie wydłużyć żywotność eksploatacji.

Wysokiej mocy układy diodowe laserowe pozostają kluczowymi komponentami dla 2-mikrowych laserów koherentnych w stanie stałym, a ich wydajność ma bezpośredni wpływ na ogólne możliwości systemu.Działające obecnie badania koncentrują się na optymalizacji projektowania opakowań, ulepszanie materiałów termicznych i badania nowych struktur diod laserowych w celu spełnienia wymagań zaawansowanych zastosowań lidar.

Dzięki ciągłym innowacjom naukowcy dążą do przezwyciężenia obecnych ograniczeń,umożliwienie szerokiego wdrażania 2-mikronowych koherentnych laserów w stanie stałym w krytycznych zastosowaniach, w tym w zakresie wykonywania map pola wiatru w przestrzeni kosmicznej i monitorowania atmosferycznego.