隨著制造業(yè),特別是高端制造業(yè)的不斷發(fā)展,輕質(zhì)化、高性能光纖激光器的應(yīng)用場(chǎng)景不斷被拓寬,被廣泛需求于飛機(jī)制造、汽車制造、橋梁建設(shè)、海洋裝備等多個(gè)領(lǐng)域。
圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò) 我們知道,泵浦源是光纖激光器最主要的組成部件,決定了光纖激光器的核心性能。輕質(zhì)化和高性能是光纖激光器的發(fā)展趨勢(shì),也要求半導(dǎo)體激光器泵浦源,必須做到輕質(zhì)化和高性能。 凱普林從2011年開始對(duì)鎖波長(zhǎng)等先進(jìn)泵浦源進(jìn)行研發(fā),支持了國(guó)內(nèi)眾多項(xiàng)目的開展,率先在國(guó)內(nèi)推動(dòng)輕質(zhì)化、高性能半導(dǎo)體激光器泵浦源研究,目前已形成一系列覆蓋不同功率段的產(chǎn)品。從100g 140W 的鎖波長(zhǎng)高亮度泵浦源,到420g 1000W的泵浦源,擁有全功率段的輕質(zhì)化,高性能產(chǎn)品系列。
420g 1000W泵浦源 今年9月份,凱普林憑借“高功率 高亮度 輕質(zhì)化”半導(dǎo)體激光泵浦源榮獲2022中國(guó)激光“金耀獎(jiǎng)”新產(chǎn)品銅獎(jiǎng)。 這期,我們以420g的1000W泵浦源為案例,講解一下,凱普林是如何做到輕質(zhì)化、高性能的。 輕質(zhì)合金材料 常規(guī)的泵浦源使用的是無(wú)氧銅作為管殼和熱沉的基本材料,重量大。我們結(jié)合了航天等其他行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn),選擇輕質(zhì)合金材料,采用特殊的材料加工工藝,包括3D打印技術(shù),去制備激光器的整體結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)最大程度的減重以及足夠的功能性。
材料選擇:低密度兼具好的力學(xué)特性 高熱導(dǎo)率和可塑性(機(jī)加工&3D打。 拓?fù)鋬?yōu)化高剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在激光器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,采用拓?fù)浞绞,?yōu)化高剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),保持結(jié)構(gòu)足夠的剛性前提下,盡可能降低重量。
類蜂巢減重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及熱、力學(xué)分析 對(duì)光學(xué)穩(wěn)定性影響降至最低 高對(duì)流換熱系數(shù)多通道冷卻技術(shù) 結(jié)合芯片的散熱需求,設(shè)計(jì)合理的對(duì)流散熱通道,保證激光器芯片工作在安全的溫度范圍內(nèi),同時(shí),整體結(jié)構(gòu)不會(huì)因溫度差而造成較大的形變。優(yōu)化流道結(jié)構(gòu)以匹配最低要求的冷卻系統(tǒng)的壓力、流量,達(dá)到芯片溫度的控制目標(biāo)。 密集空間排列技術(shù) 在光纖耦合過(guò)程中,我們采用了密集空間排列技術(shù),實(shí)現(xiàn)了最大的功率密度,我們基于此技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出了一系列的產(chǎn)品,并應(yīng)用在工業(yè),科研,藍(lán)光等多個(gè)領(lǐng)域。
密集空間排列技術(shù)(DSBC)
芯片亮度 VS 光纖輸出功率(基于DSBC技術(shù)) 光纖包層光剝離技術(shù) 為了保證輸出光纖的穩(wěn)定性,我們采用端帽及特殊的模式剝離技術(shù),相較于傳統(tǒng)的直接耦合光纖, 擁有更低的耦合功率密度,更少的包層光能量,可以承受更高的耦合功率。實(shí)現(xiàn)高可靠性和高功率輸出。
端帽及特殊模式剝離原理 小結(jié)一下,通過(guò)“輕質(zhì)合金材料+拓?fù)鋬?yōu)化高剛性結(jié)構(gòu)+高對(duì)流換熱系數(shù)多通道+密集空間排列+光纖包層光剝離”,最終我們實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品重量小于420g,915 和 976nm千瓦輸出的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用在客戶的不同場(chǎng)景下,支持了客戶項(xiàng)目和應(yīng)用的最終需求。
未來(lái),隨著高功率半導(dǎo)體激光芯片亮度的提升,新材料和材料加工工藝的創(chuàng)新,輕質(zhì)化、高功率半導(dǎo)體泵浦源將在各類光纖激光器制備中發(fā)揮不可替代的作用,推動(dòng)下游應(yīng)用快速發(fā)展。 (文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系刪除)
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