Главная   О компании   Структура

Лаборатория диодных лазеров

Скачать презентацию в формате pdf, (2,64 Мб.)

Организована в 2008 г. В составе лаборатории работают 4 специалиста. Основное направление деятельности: разработка и создание мощных диодных лазеров.

Направления исследований:

  1. Разработка и создание мощных, высокоэффективных одномерных и двумерных диодных лазеров
  2. Получение мощного высококачественного излучения полупроводниковых лазеров при помощи фазировки излучения отдельных излучателей в линейке (и матрице) лазерных диодов.
  3. Поперечная накачка твердотельных лазеров с помощью линеек и матриц лазерных диодов.
  4. Исследования применения излучения мощных диодных лазеров в материалообработке, ракетном поджиге и др.

Базовые параметры многомодульной матрицы лазерных диодов

  • количество лазерных диодных модулей: 1 ÷ 20 (в базовой модели – десять);
  • размеры модуля – 11х25х1,8 мм;
  • длины волны излучения: 808÷980 нм (при 25°С) – в зависимости от типа диодной линейки;
  • режимы работы: непрерывный и импульсный (со скважностью не более 0,1);
  • эффективность (к.п.д.) – около 47% в непрерывном режиме;
  • максимальная выходная мощность на один ЛДМ:
    • 20 – 80 Вт – в непрерывном режиме (в зависимости от мощности линейки лазерных диодов);
    • до 300 Вт пиковой – в импульсном режиме;
  • расходимость пучка излучения одного ЛДМ:
    • 0,6°/40° – по быстрой оси с/ без коллимирующими линзами,
    • 10° – по медленной;
  • пороговый ток на один ЛДМ – 8 А;
  • рабочий ток накачки на один ЛДМ:
    • 67 А – в непрерывном режиме;
    • до 300 А – в импульсном режиме;
  • рабочее напряжение питания при рабочем токе накачки на один ЛДМ – 2,2 В;
  • рабочая температура окружающего воздуха – 15÷45°С;
  • среднее время безотказной работы – 15 000 час;
  • среднее время непрерывной работы – 5 000 час.

Отличительные особенности и достоинства многомодульной матрицы лазерных диодов

Ватт-амперная характеристика 10-модульной матрицы

Ватт-амперная характеристика 10-модульной матрицы

  • минимизированная деформация линейки в ЛДМ (так называемый «смайл»): разброс отклонений в пределах 1 мкм;
  • каждый ЛДМ снабжен жестко закрепленной УФ-клеем кварцевой цилиндрической микролинзой, что обеспечивает излучение с малой расходимостью по быстрой оси (0,6°);
  • возможность закрепления на корпусе различных специально разработанных оптических насадок, в том числе, оптических систем ввода излучения в оптоволокно и/или гомогенизации пучка матрицы.

Аналогов в России нет.
Имея технические характеристики, не уступающие лучшим зарубежным аналогам, при равных показателях матрица имеет заметно более низкую стоимость.

Области применения многомодульной матрицы лазерных диодов

  • обработка материалов и изделий из металлов и пластиков;
  • диодная накачка твердотельных лазеров;
  • системы открытой (атмосферной) оптической связи;
  • устройства военного и специального назначения;
  • медицинское оборудование;
  • научно-исследовательское оборудование;
  • контрольно-измерительное оборудование;
  • полиграфия;
  • системы поджига топливных смесей в ракетных
  • двигателях и двигателях внутреннего сгорания;
  • системы освещения и иллюминации.

Твердотельный лазер с диодной накачкой (квантрон)

Твердотельный лазер с диодной накачкой (квантрон)

Диодная накачка твердотельных лазеров – это современное перспективное направление накачки активных сред лазеров. Переход на мощные диодные лазеры вместо низкоэффективных, излучающих в широком спектральном диапазоне, имеющих низкую надежность ламп накачки, позволяет создавать мощные надежные твердотельные лазеры компактных размеров и с высоким к.п.д.

На основе созданных в лаборатории диодных лазеров разработан квантрон (узел накачки активного элемента) мощного твердотельного лазера, предназначенный для работы в непрервном (CW) и квазинепрервном (QCW) режимах. Данный квантрон рассчитан на выходную мощность от 300 до 600 Вт CW в зависимости от используемых диодных линеек. В квазинепрервном режиме квантрон рассчитан на мощность накачки до 5 кВт. При значительных выходных мощностях конструкция отличается высокой компактностью.

Распределение по поперечному сечению активного элемента люминесценции усиливаемого излучения

Распределение по поперечному сечению активного элемента люминесценции усиливаемого излучения.

Основные характеристики:

  • кол-во линеек – 18
  • режим накачки – CW и QCW
  • мощность накачки – 1,08 кВт
  • выходная мощность – 300 Вт
  • данный квантрон рассчитан на трехлучевую схему поперечной накачки. Конструкция квантрона допускает увеличение количества диодных линеек накачки и числа лучей.

Использование в нашей конструкции диффузного отражателя обеспечивает высокооднородное возбуждение активной среды, что в свою очередь позволяет получить выходное излучение высокого качества.

Фазировка. Цели фазировки излучения полупроводниковых лазеров

Фазировка. Корректировка «смайла»

Изображение излучения диодной линейки на экране монитора

Изображение излучения диодной линейки на экране монитора

Для организации эффективной оптической связи всех лазерных диодов в линейке во внешнем резонаторе необходимо ровное положения диодов: допустимый разброс в положении плоскостей их p-n-переходов должен не превышать 1 мкм по нормали. Этот разброс в положениях диодов возникает в результате крепления (пайки) линейки к основе (теплообменнику). Наличие смайла у диодной линейки, помещенной во внешний резонатор, приводит к тому, что часть ее излучения при возвращении зеркалом не попадает в активную среду лазерных диодов линейки, тем самым уменьшая количество сфазированных диодов, а в конечном счете – суммарную выходную мощность излучения. В результате проведенных работ была разработана технология пайки диодных линеек со смайлом, не превышающим 1 мкм.

Оптическая схема установки для измерения смайла

Оптическая схема установки для измерения смайла:

а – вид сбоку, б – вид сверху.
1 – линейка,
2 – линза, коллимирующая по быстрой оси,
3 – линза, формирующая изображение,
4 – монитор.

Фазировка. Схема с пространственным фильтром

Фазировка. Схема с пространственным фильтром.

а – вид сбоку, б – вид сверху.
1 – диодная линейка,
2 – заднее зеркало (глухое),
3 – просветленное зеркало,
4 – отдельный диод (d – ширина диода, D – период расположения диодов в линейке),
5 – коллимирующая линза,
6 – линза, осуществляющая фурье-преобразование,
7 – делительная пластина для пучков 12 и 13 в резонаторе,
8 – щель,
9 – выходное зеркало,
10 – выходная коллимирующая линза,
11 – выходной пучок,
14 – коллимирующий объектив,
15 – измеряющая камера.

Вся структура