Blogue sobre Arrays de diodos laser de alta potência Avançar 2micron lasers coerentes

Imaginem um feixe de laser preciso atravessando a atmosfera da Terra a partir da vastidão do espaço, detectando variações sutis no campo do vento.Esta tecnologia aparentemente futurista depende de um componente críticoNo entanto, a tecnologia LDA actual enfrenta desafios significativos em termos de fiabilidade, duração e eficiência.especialmente quando servem como fontes de bomba para lasers coerentes de estado sólido de 2 micrões.

As matrizes de diodos laser formam o núcleo dos sistemas de laser de estado sólido bombeados por diodos, com seu desempenho determinando diretamente as capacidades do sistema geral.LDAs fornecem energia para meios de laser de estado sólido, gerando feixes de laser coerentes com alta qualidade espacial e espectral.e requisitos de potência dos diodos laser.

Em comparação com os lasers de 1 micrão amplamente utilizados, os lasers de estado sólido de 2 micrões de alta energia de pulso apresentam desafios significativamente maiores em seus requisitos de bombeamento.Aplicações como o perfil do vento global baseado no espaço e a detecção remota de turbulência no ar limpo de aeronaves exigem confiabilidade e duração de vida muito superiores às capacidades atuais do LDA.

Os avanços recentes em LDAs de ondas quase contínuas de alta potência de pico de pulso em pacotes resfriados por condução mostram promessa para abordar os desafios de engenharia em instrumentos lidar de estado sólido.Apesar destes desenvolvimentos, os LDAs que cumprem os requisitos de lidar coerente baseados no espaço e no ar ainda enfrentam problemas de duração e confiabilidade.

Os lasers de estado sólido de 2 mícrons de energia de pulso média a alta requerem LDAs quase-CW de alta potência com durações mínimas de pulso de 1 milissegundo a 792 nanômetros.Esta duração de pulso relativamente longa contribui significativamente para a vida útil limitada da matriz, uma vez que sujeita as regiões activas do diodo laser a altas temperaturas e ciclos térmicos severos. O ciclo térmico na região activa é considerado a principal causa da rápida degradação da potência do LDA,enquanto o aumento excessivo da temperatura leva a uma falha prematura.

O aumento extremo da temperatura durante os pulsos gera uma tensão substancial dentro das barras de emissores individuais devido ao aquecimento localizado e a vários desajustes térmicos entre barras, substratos,e materiais de colagemEmbora o design cuidadoso da cabeça de laser possa mitigar a degradação térmica, melhorando a dissipação de calor e operando diodos muito abaixo das classificações máximas, são necessárias soluções mais abrangentes.

Uma plataforma especializada de caracterização da matriz de diodos laser (LDCF) foi desenvolvida para investigar completamente o desempenho do LDA.

• Estação de Caracterização de Diodos a Laser:Esta estação adquire parâmetros fundamentais, incluindo potência, comprimento de onda, largura de linha e eficiência.Realiza também medições especializadas, tais como o perfil térmico de facetas e embalagens de diodos laser., análise da qualidade do feixe de campo próximo e de campo distante e medições espectral de alta resolução.
• Estação de testes de vida:Esta instalação automatizada pode medir simultaneamente oito LDAs utilizando instrumentos padronizados para uma análise comparativa precisa.Recolhe e arquiva dados, sinaliza anomalias e gera alertas quando necessário.

Para melhorar a vida útil e a eficiência do LDA, foi desenvolvido um pacote personalizado que incorpora seis barras emissoras de 100W.Este LDA experimental utiliza substratos de diamante e dissipadores de calor em vez de substratos convencionais de BeO e dissipadores de calor de cobre, melhorando significativamente a dissipação de calor da região activa.

O desempenho térmico foi avaliado operando a matriz a uma corrente constante de 80 A e uma taxa de repetição de 10 Hz, medindo o comprimento de onda de saída e a eficiência eletro-óptica em diferentes larguras de pulso.A análise comparativa revelou que a embalagem à base de diamante demonstrou menor resistência térmica, indicando uma dissipação de calor superior que poderia prolongar substancialmente a vida útil.

As matrizes de diodos laser de alta potência continuam a ser componentes críticos para os lasers coerentes de estado sólido de 2 mícrons, com o seu desempenho tendo um impacto direto nas capacidades globais do sistema.A investigação em curso concentra-se na otimização dos desenhos de embalagens, a melhoria dos materiais térmicos e a exploração de novas estruturas de diodos laser para satisfazer os exigentes requisitos das aplicações de lidar avançadas.

Através da inovação contínua, os investigadores pretendem ultrapassar as limitações actuais,permitir uma ampla implantação de lasers coerentes de estado sólido de 2 mícrons em aplicações críticas, incluindo o mapeamento de campos de vento no espaço e o monitoramento atmosférico;.