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激光小百科

亮点光电DPSS技术优势:瞬态热管理技术

半导体泵浦固体激光器多应用于准连续脉冲式(QCW)高峰值功率输出和连续式(CW)高平均功率输出。

对于半导体泵浦固体激光器,热沉高度与芯片间距(即衬底与芯片的厚度和)均对产品的散热能力有明显影响。当芯片之间的间距较大时,将获得较好的散热效果,但产品的体积将随之增大。反之,若芯片间距减小,产品体积将减小,但产品散热能力可能不足。如何利用最精简的体积设计出最优且满足散热需求的半导体泵浦固体激光器是设计中的一项难点。

亮点光电DPSS技术优势:瞬态热管理技术

亮点光电应用有限元的方法对器件的温度场进行模拟和计算。采用固体热传导稳态热模拟与液体温度热模拟相结合的方式进行热模拟,针对连续工作条件,如下图所示:产品在固体热传导稳态热模拟条件下,提出了最佳芯片间距及排布。在该间距及排布下,产品不光拥有良好的散热能力,较低的峰值温度,并且拥有最精简的结构。

 

液体温度稳态热模拟

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固体温度稳态热模拟

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我们能够解决的主要问题:

在连续或脉冲激光器中,激光介质吸收泵浦辐射产生的热与外部对介质的冷却导致激光介质内部的温度分布不均匀,产生温度梯度,引起介质折射率发生变化,进而产生各种热效应。增益介质内部的热沉积导致产生的热透镜效应和热致双折射效应,在激光系统中产生一定的损耗,影响腔内激光的稳定性和输出光束的品质。在连续运转的激光系统中,随着泵浦功率的不断增加,增益介质内的热应力也发生变化。系统中存在的各类热效应,严重影响整个激光系统获得更好光束质量好更高输出功率,是目前待解决的问题之一。如何有效地抑制和缓解晶体在工作过程中产生的热效应,困扰科学家们已久因而也成为目前的研究热点之一。

大功率全固态激光器,有较高的电光转换效率,但由于泵浦功率较大,激光介质在工作时会吸收大量的热而产生热透镜效应,严重影响激光的输出性能,此时激光可以近似的等效成一个焦距较为广的透镜,如下图。

 含热透镜腔<a href=https://www.lumimetric.com/cn/new/What-is-nd-yag-and-DPSS-laser.html target='_blank'>Nd:YAG激光</a>器.png

在研发大功率LD泵浦Nd:YAG激光器的项目中,Lumispot Tech研制出G2-A模块,极大的解决了含热透镜腔导致的功率较低的问题,使模块在获得高光束质量的同时得到较高的功率。


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