单辐射源组成KW-class工业半导体激光器
Kirk Price, Frank Pfeffer, Paul Leisher,Scott Karlsen, Robert MartinsennLIGHT, 5408 NE 88th Street, Bldg. E, Vancouver, WA 98665 摘要
以激光器为基础的直接半导体二极管系统，已成为首选工具从事在广泛的材料加工、固态光纤激光器泵辅和各种军事应用中。我们介绍一个建筑框架，标准结果对于以单一发射源为基础的kW-class 激光器工具从事在广泛的输出 功率（500W到 multiple kW），光束参数产品（20 到 100 mm-mrad）在系统中以接近50%的速率在运行。nLight 公司为这些系统使用多种类构建模块：一个100W，105µm，0.14NA，泵辅模块9xx nm；一个600W，30 mm-mrad单一波长，单偏振构建模块源；140W 20 mm-mard 低成本模块。构建模块被选为实现亮度和成本目标所需的应用。我们也证实了当正常使用系统最大化时，效率和可靠性是怎么被设计为减少运行和服务成本。此外，我们也通过在8xx，9xx 和15xx nm 演示系统，从而证实了系统的灵活性。最后，我们研究了二极管的可靠性，FIT率需求和包装影响系统的稳定性。
1.介绍
以激光器为基础的直接半导体二极管系统，已成为首选工具从事在广泛的材料加工、固态光纤激光器泵辅和各种军事应用中。硬化、钎焊、涂层、焊接金属、塑料焊接都是由直接二极管激光器优化进行。使用 CW 直接二极管激光器系统技术优势包括：二极管激光器与YAG激光器相比具有更高吸收能力，连续调整的输出功率（0-100%），和以特制的光束外形均匀光纤的传输。当耦合效率优势，减少系统成本，实质上是免维护操作，这些模块代表着最低成本设备所有权，对客户来说具有最高价值。
二极管激光器的主要有点：
效率：直接二极管激光器系统不遭受量子缺陷，电源转换损失光纤和固态激光器，导致了更高 的激光系统效率。提出了在微光学和光束结合有效耦合援助二极管的光线进入到交货光学纤维，具有光学效率值大于85%。因此，二极管激光器系统墙上插座效率是不可超越的。
成本：二极管激光器系统主要成本来源于二极管激光源于激光和相应的微光学。Chip-on-submount装置和相应的微型光学可以廉价制造。此外，高效地将光从二极管激光器耦合到光纤，减少了由于未被利用光而产生的附加损耗。总之，高运行墙上插座效率（》40%）耦合低系统成本从而导非常低的总成本。
免维护操作：过去，工业激光器系统因他们的服务需求而臭名昭著。固态和二氧化碳激光器对灯、镜子和气体的使用寿命有极其严格的要求。过去微频二极管激光器对用于冷却系统水的电阻率、清洁率、水流率也有着严格规格要求。此外，环境状况对通常对二极管激光器系统有着重大不利的影响。有机残留物、碎片、和水凝结都可以污染二极管、光束聚焦、聚焦光学、或光纤，从而导致热量吸收、氧化，最终使系统出现故障。
nLight公司的工业激光器系统以单一发射源技术为基础集聚了所有重点，从而可以使系统提供了一个低成本总和一个最佳优惠价格、运行成本和可靠性。
2.直接二极管激光器系统的进展
几年来，二极管激光器系统已经主要进化为提高可靠性、减少服务需求、使成本更低、提高系统性能。在这里我们证明了选择二极管激光器平台是怎么对工业激光器系统稳定性和性能的重大影响。
第一个高功率二极管激光仪器是以微频支棱激光仪器为基础。这些装置可利用的功率和亮度过去的几年里一直在稳步增长。这些设备证明了出色的高功率性能，保证了在功率和亮度方面持续增长。通过光子束、均匀化和塑造，这些系统为高功率二极管激光器系统安装了标准检查程序。然而，对于冷却系统有非常严格要求。电阻率、清洁、流量和停滞期用水冷却降温巴条对二极管的可靠度和性能有着显著影响。腐蚀和离子沉积也能导致热阻退化、增加结面温度，引起波长变化，最终导致二极管出现故障。为克服高频冷却巴条所存在的弊端，接下来将能导电地冷却二极管激光器巴条发展成提供高频率激光器巴条、直接冷却需求和提高稳定行。这些系统持续增长的热变电阻强制用由于更高的运行接触面温度而减少二极管亮度的低填充巴条。然而，当二极管扩张与界面层匹配和粘合硬焊接，该装置操运行可靠性连续波为成千上万小时。尽管尽管改进了系统实施方便，但整体亮度和导电地冷却巴条成本还有待于通过单一发射源基础框架来进一步改善。
单一发射源二极管激光器系统代表了激光二极管性能和可靠性的顶峰。钝化后，长腔二极管激光器可以以空前亮度高功率水平来运行。我们的低成本超辐射二极管设备被挑选来替代不合规格的设备，使装置平均在数万小时被测出失败值。由于钝化保持高操作效率高亮度，这些设备有一个特别的高操作线功率密度（超过100 mW /µm）。Cos设计即导致了缺失热串又导致了缺失光笑， 使制作精湛的快速轴横向成为可能。由于芯片尺寸小和热膨胀系数相匹配的Cos设计，单一发射源包装拉力显著降低，从而允许这些装置设备可以在没有退化的脉冲模式中运行。
单一发射源优势工业设计极大地改进了工业二极管激光器系统。这种系列二极管激光器减少工作电流及脉冲功率调整使快速在保留二极管运行的可靠性。显微镜下单独地装置可以使效率高，光设计更世界简单。真空密封的盒子可以消除盒子中冷凝模式以及包装引发的失败。所有的特性致使系统具有优异的效率，可靠的性能，和低成本的价格。
以激光器为基础的直接半导体二极管系统，已成为首选工具从事在广泛的材料加工、固态光纤激光器泵辅和各种军事应用中。我们介绍一个建筑框架，标准结果对于以单一发射源为基础的kW-class 激光器工具从事在广泛的输出 功率（500W到 multiple kW），光束参数产品（20 到 100 mm-mrad）在系统中以接近50%的速率在运行。nLight 公司为这些系统使用多种类构建模块：一个100W，105µm，0.14NA，泵辅模块9xx nm；一个600W，30 mm-mrad单一波长，单偏振构建模块源；140W 20 mm-mard 低成本模块。构建模块被选为实现亮度和成本目标所需的应用。我们也证实了当正常使用系统最大化时，效率和可靠性是怎么被设计为减少运行和服务成本。此外，我们也通过在8xx，9xx 和15xx nm 演示系统，从而证实了系统的灵活性。最后，我们研究了二极管的可靠性，FIT率需求和包装影响系统的稳定性。
1.介绍
以激光器为基础的直接半导体二极管系统，已成为首选工具从事在广泛的材料加工、固态光纤激光器泵辅和各种军事应用中。硬化、钎焊、涂层、焊接金属、塑料焊接都是由直接二极管激光器优化进行。使用 CW 直接二极管激光器系统技术优势包括：二极管激光器与YAG激光器相比具有更高吸收能力，连续调整的输出功率（0-100%），和以特制的光束外形均匀光纤的传输。当耦合效率优势，减少系统成本，实质上是免维护操作，这些模块代表着最低成本设备所有权，对客户来说具有最高价值。
二极管激光器的主要有点：
效率：直接二极管激光器系统不遭受量子缺陷，电源转换损失光纤和固态激光器，导致了更高 的激光系统效率。提出了在微光学和光束结合有效耦合援助二极管的光线进入到交货光学纤维，具有光学效率值大于85%。因此，二极管激光器系统墙上插座效率是不可超越的。
成本：二极管激光器系统主要成本来源于二极管激光源于激光和相应的微光学。Chip-on-submount装置和相应的微型光学可以廉价制造。此外，高效地将光从二极管激光器耦合到光纤，减少了由于未被利用光而产生的附加损耗。总之，高运行墙上插座效率（》40%）耦合低系统成本从而导非常低的总成本。
免维护操作：过去，工业激光器系统因他们的服务需求而臭名昭著。固态和二氧化碳激光器对灯、镜子和气体的使用寿命有极其严格的要求。过去微频二极管激光器对用于冷却系统水的电阻率、清洁率、水流率也有着严格规格要求。此外，环境状况对通常对二极管激光器系统有着重大不利的影响。有机残留物、碎片、和水凝结都可以污染二极管、光束聚焦、聚焦光学、或光纤，从而导致热量吸收、氧化，最终使系统出现故障。
nLight公司的工业激光器系统以单一发射源技术为基础集聚了所有重点，从而可以使系统提供了一个低成本总和一个最佳优惠价格、运行成本和可靠性。
2.直接二极管激光器系统的进展
几年来，二极管激光器系统已经主要进化为提高可靠性、减少服务需求、使成本更低、提高系统性能。在这里我们证明了选择二极管激光器平台是怎么对工业激光器系统稳定性和性能的重大影响。
第一个高功率二极管激光仪器是以微频支棱激光仪器为基础。这些装置可利用的功率和亮度过去的几年里一直在稳步增长。这些设备证明了出色的高功率性能，保证了在功率和亮度方面持续增长。通过光子束、均匀化和塑造，这些系统为高功率二极管激光器系统安装了标准检查程序。然而，对于冷却系统有非常严格要求。电阻率、清洁、流量和停滞期用水冷却降温巴条对二极管的可靠度和性能有着显著影响。腐蚀和离子沉积也能导致热阻退化、增加结面温度，引起波长变化，最终导致二极管出现故障。为克服高频冷却巴条所存在的弊端，接下来将能导电地冷却二极管激光器巴条发展成提供高频率激光器巴条、直接冷却需求和提高稳定行。这些系统持续增长的热变电阻强制用由于更高的运行接触面温度而减少二极管亮度的低填充巴条。然而，当二极管扩张与界面层匹配和粘合硬焊接，该装置操运行可靠性连续波为成千上万小时。尽管尽管改进了系统实施方便，但整体亮度和导电地冷却巴条成本还有待于通过单一发射源基础框架来进一步改善。
单一发射源二极管激光器系统代表了激光二极管性能和可靠性的顶峰。钝化后，长腔二极管激光器可以以空前亮度高功率水平来运行。我们的低成本超辐射二极管设备被挑选来替代不合规格的设备，使装置平均在数万小时被测出失败值。由于钝化保持高操作效率高亮度，这些设备有一个特别的高操作线功率密度（超过100 mW /µm）。Cos设计即导致了缺失热串又导致了缺失光笑， 使制作精湛的快速轴横向成为可能。由于芯片尺寸小和热膨胀系数相匹配的Cos设计，单一发射源包装拉力显著降低，从而允许这些装置设备可以在没有退化的脉冲模式中运行。
单一发射源优势工业设计极大地改进了工业二极管激光器系统。这种系列二极管激光器减少工作电流及脉冲功率调整使快速在保留二极管运行的可靠性。显微镜下单独地装置可以使效率高，光设计更世界简单。真空密封的盒子可以消除盒子中冷凝模式以及包装引发的失败。所有的特性致使系统具有优异的效率，可靠的性能，和低成本的价格。
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