Blog über Hochleistungs-Laserdioden-Arrays fördern 2-Mikron-Kohärente Laser

Stellen Sie sich vor, ein präziser Laserstrahl durchdringt die Erdatmosphäre aus der Weite des Weltraums und erkennt subtile Windfeldvariationen.Diese scheinbar futuristische Technologie beruht auf einer kritischen KomponenteDie derzeitige LDA-Technologie steht jedoch vor erheblichen Herausforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Effizienz.besonders bei der Verwendung als Pumpenquellen für 2-Mikron-Festkörper-koherente Laser.

Laserdiodenarrays bilden den Kern von diodenpumpten Festkörperlasersystemen, wobei ihre Leistung direkt die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems bestimmt.LDAs liefern Energie für FestkörperlasermedienDie Konstruktion von Festkörperlasern und die Eigenschaften der Lasermaterialien bestimmen die Betriebswellenlänge, die Impulsdauer, dieund Leistungsbedarf von Laserdioden.

Verglichen mit weit verbreiteten 1-Mikron-Lasern stellen hochimpulsierte 2-Mikron-Solid-State-Laser erheblich größere Herausforderungen bei ihren Pumpanforderungen dar.Anwendungen wie die weltweite weltraumgestützte Windprofilung und die Fernerkennung von Turbulenzen in klarer Luft von Flugzeugen erfordern eine Zuverlässigkeit und Lebensdauer, die die derzeitigen LDA-Fähigkeiten weit übersteigen.

Die jüngsten Fortschritte bei hochimpulsiven Quasi-kontinuierlichen Wellen-LDAs mit Spitzenleistung in leitungsgekühlten Paketen zeigen vielversprechende Lösungen für technische Herausforderungen bei Solid-State-Lidar-Instrumenten.trotz dieser Entwicklungen, LDAs, die den Anforderungen an das weltraumgestützte und luftgestützte kohärente Lidar erfüllen, stehen immer noch vor Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsproblemen.

Bei 2-Mikron-Solid-State-Lasern mit mittlerer bis hoher Impulsenenergie sind hochleistungsfähige Quasi-CW-LDAs mit einer Mindestimpulsdauer von 1 Millisekunde bei 792 Nanometern erforderlich.Diese relativ lange Impulsdauer trägt wesentlich zur begrenzten Lebensdauer des Arrays bei, da es die aktiven Laserdiodenbereiche hohen Temperaturen und starkem Wärmezyklus aussetzt.Während ein übermäßiger Temperaturanstieg zu einem vorzeitigen Versagen führt.

Die extreme Temperaturerhöhung während der Impulse erzeugt aufgrund lokaler Erwärmung und verschiedener thermischer Abweichungen zwischen Stäben, Substraten,und VerklebungsmaterialienWährend eine sorgfältige Konstruktion des Laserkopfes die thermische Abbau durch eine bessere Wärmeabgabe und den Betrieb von Dioden unterhalb der maximalen Nennwerte lindern kann, sind umfassendere Lösungen erforderlich.

Eine spezialisierte Laserdioden-Array-Charakterisierungsplattform (LDCF) wurde entwickelt, um die Leistung von LDA gründlich zu untersuchen.

• Laserdiodencharakterisierungsstation:Diese Station erwirbt grundlegende Parameter, einschließlich Leistung, Wellenlänge, Leitungshöhe und Effizienz.Es führt auch spezielle Messungen wie die thermische Profilierung von Laserdiodenfassaden und -verpackungen durch., Nähe- und Fernfeldstrahlqualitätsanalyse und hochauflösende Spektralmessungen.
• Lebenszeit-Teststation:Diese automatisierte Anlage kann gleichzeitig acht LDAs mit standardisierten Instrumenten für eine genaue vergleichende Analyse messen.Er sammelt und archiviert Daten, stellt Anomalien fest und erzeugt bei Bedarf Warnungen.

Um die Lebensdauer und Effizienz der LDA zu verbessern, wurde ein maßgeschneidertes Paket mit sechs 100W-Emitterbalken entwickelt.Diese experimentelle LDA verwendet Diamant-Substrate und Wärmeverbreiter anstelle von herkömmlichen BeO-Substraten und Kupfer-Wärmeverbreitern, wodurch die Wärmeabgabe aus dem aktiven Bereich deutlich verbessert wird.

Die thermische Leistung wurde bewertet, indem das Array mit einem konstanten 80A-Strom und einer Wiederholungsrate von 10 Hz betrieben wurde, während die Ausgangswellenlänge und die elektrooptische Effizienz über unterschiedliche Impulsbreiten gemessen wurden.Eine vergleichende Analyse ergab, dass die auf Diamanten basierende Verpackung eine geringere Wärmebeständigkeit aufwies., was auf eine überlegene Wärmeableitung hindeutet, die die Betriebsdauer erheblich verlängern könnte.

Hochleistungslaserdiodenarrays sind nach wie vor kritische Komponenten für 2-Mikron-Festkörper-kohärente Laser, wobei ihre Leistung unmittelbar die Gesamtfunktionen des Systems beeinflusst.Laufende Forschung konzentriert sich auf die Optimierung der Verpackungsentwürfe, die Verbesserung der thermischen Materialien und die Erforschung neuer Laserdiodenstrukturen, um den anspruchsvollen Anforderungen fortschrittlicher Lidaranwendungen gerecht zu werden.

Durch kontinuierliche Innovation wollen Forscher die gegenwärtigen Grenzen überwinden.die weit verbreitete Nutzung von 2-Mikron-Festkörper-kohärenten Lasern in kritischen Anwendungen, einschließlich der weltraumgestützten Kartierung von Windfeldern und der Überwachung der Atmosphäre, ermöglichen.