다중 파장 다이오드 레이저 스택 : 원리, 조합 전략 및 응용 프로그램

다이오드 레이저 스택고전력 응용 분야에서 중추적이되었지만 단일 파장 시스템은 좁은 스펙트럼 대역폭 및 제한된 애플리케이션 시나리오 .과 같은 고유 한 제한에 직면 해 있습니다.

멀티 파장 다이오드 레이저 스택은 스펙트럼 확장 및 전력 스케일링을 가능하게하여 이러한 과제를 해결합니다. 고형 상태 레이저 펌핑, 의료 요법 및 분광 감지와 같은 고급 용도 .

다이오드 레이저 스택의 기본 원리

1. 단일 파장 다이오드 레이저 스택

• 단일 파장 다이오드 레이저 스택은 일반적으로 수직 스택 또는 수평 배열 구성으로 구성되어 고출력 출력을 달성하기 위해 .입니다.
• 수직 스택 : 다중 레이저 막대는 효율적인 열 소산을 위해 마이크로 채널 냉각기와 정확하게 정렬되고 결합되어 킬로와트 레벨 전력 스케일링 .을 가능하게합니다.
• 수평 배열 : 레이저는 나란히 배열되며, 종종 빔 모양의 광학 (e . g ., 빠른 축의 렌즈)와 결합하여 밝기 .
• 전력 스케일링 원리 : 방출기 수 (BAR)의 수를 늘리고 열 관리 최적화를 통해 출력 전력 스케일은 빔 품질을 유지하면서 선형으로 .

2. 다중 파장 레이저의 물리적 기초

• 다이오드 레이저의 다중 파장 방출은 밴드 갭 엔지니어링 및 조정 가능한 배출 메커니즘에 의존합니다.
• 반도체 대역 갭 엔지니어링 : 다른 양자 우물 재료 (e . g ., ~ 800–1000 nm의 GAA, ~ 1300–1600 nm의 경우 GAA)를 사용함으로써, 다중 파장은 단일 스택 내에서 생성 될 수있다.
• 파장 튜닝 메커니즘 :
• 전류 의존적 튜닝 : 사태 밀도 효과로 인한 사출 조정 전류 이동 방출 파장 .
• 온도 의존적 튜닝 : 가열/냉각 활성 영역이 밴드 갭을 변경하여 미세 파장 조정을 가능하게합니다 .

다중 파장 다이오드 레이저 스택에서 755nm, 808nm, 940nm, 1064nm 및 기타 밴드의 조합은 애플리케이션 요구 사항 (예 : 의료, 펌핑, 산업 가공) .에 따라 유연하게 설계 될 수 있습니다.

다중 파장 다이오드 레이저 스택 조합 :

1. 일반적인 다중 파장 조합 솔루션

(1) 이중 파장 조합
755nm + 808 nm

응용 프로그램 : 의학적 아름다움 (제모, 혈관 치료)

파워 비율 :

755nm (1-3 bar, 50-150 w) + 808 nm (2-4 bar, 100-300 w)

특징 : 755NM은 멜라닌, 808nm 깊이 가열, 치료 효과를 상승적으로 향상시킵니다 .

940nm + 1064 nm

응용 프로그램 : 레이저 펌핑 (ND : YAG), 산업 절단

파워 비율 :

940nm (3-6 bar, 300-600 w) + 1064 nm (2-4 bar, 200-400 w)

특징 : 940NM 직접 펌핑, 1064NM 에너지 보충, 전환 효율 향상 .

(2) 3 파장 조합
755nm + 808 nm + 1064 nm

적용 : 복합 치료 (모발 제거 + 지방 분해 + 응고)

파워 비율 :

755nm ({1-2 bar, 50-100 w) + 808 nm (2-3 bar, 100-200 w) + 1064 nm (3-4 bar,200-400 w)

특징 : 피상적으로 깊은 조직을 덮고 층 처리 된 치료를 달성 .

808nm + 940 nm + 1064 nm

응용 프로그램 : 고출력 펌핑 (파이버 레이저)

파워 비율 :

808nm (4-6 bar, 400-600 w) + 940 nm (4-6 bar, 400-600 w) + 1064 nm (2-3 bar,200-300 w)

특징 : 광범위한 펌핑, 다양한 게인 매체와 일치합니다 (예 : YB, ND) .

(3) 4 파장의 전면 조합
755nm + 808 nm + 940 nm + 1064 nm

응용 프로그램 : 과학 연구, 군사 (지시 에너지), 다중 스펙트럼 처리

파워 비율 :

755nm (1-2 bar, 50-100 w) + 808 nm (2-3 bar, 100-200 w) + 940 nm (3-4 bar,200-400 {{}}}}}}}}}}}} bar, 200-300 w)

특징 : 전 대역 커버리지, 높은 유연성이지만 복잡한 열 관리 .

2. bar count vs . 전원 출력

3. 키 설계 고려 사항

• 파장 간격 최적화:
• 스펙트럼 중첩을 피하십시오 (e . g ., 808nm 및 940nm은 충분한 간격으로 인해 결합하기가 더 쉽습니다) .
• 열 관리:
• 다중 파장 스택에는 독립적 인 냉각이 필요합니다 (e {. g {., 마이크로 채널 냉각 + Tec) .
• 빔 품질:
• 빠른 축의 시준 (면 렌즈) + m² 계수를 줄이기위한 느린 축 모양 .
• 응용 프로그램 중심 구성:
• 의료: 적당한 전력으로 755nm/808nm에 중점을 둡니다 (<300W).
• 산업: Prioritize 940nm/1064nm with power >500W.

다중 파장 다이오드 레이저 스택의 응용

1. 의료 및 미적 응용

a) 제모 시스템

파장 조합 : 755nm (2 바) + 808 nm (3 바) + 940 nm (2 바)

전원 출력 : 350-450 w

기구:

755NM : 피상적 치료를 위해 모낭의 멜라닌을 표적으로합니다

808nm : 여포 줄기 세포를 파괴하기 위해 더 깊이 침투합니다

940NM : 통증 감소를 위해 주변 조직의 균일 한 가열을 제공합니다.

장점 :

모든 피부 타입의 치료 가능 (Fitzpatrick I-VI)

단일 파장 시스템에 비해 30% 더 빠른 처리 시간

부작용 감소 (홍반, 물집) 40%

b) 혈관 병변 처리

구성 : 532nm (1 bar) + 755 nm (1 bar) + 1064 nm (2 bar)

전원 설정 :

532nm @ 10-20 w (표면 선박)

755nm @ 30-50 w (중간 깊이)

1064nm @ 40-80 w (깊은 선박)

임상 적 이점 :

거미 정맥의 동시 처리 (0.1-1 mm) 및 더 깊은 정맥류 (3-8 mm)

동적 냉각은 표피 손상을 방지합니다

2-3 세션 후 92% 클리어런스 비율

2. 산업 재료 처리

A) 다중 금속 용접 시스템

스택 디자인 :

구리 흡수를위한 808nm (각각 100W)

스틸/알루미늄의 경우 940nm (각각 120W)

깊은 침투를 위해 1064nm (각각 150W @ 150W)

성능 지표 :

용접 속도 : 1mm 스테인리스 스틸의 경우 8-12 m/min

깊이 대폭 비율 : 구리 조인트의 경우 3 : 1

다공성 감소 : 단일 파장 시스템에 비해 60%

b) 복합재의 정밀 절단

파장 매트릭스 :

중합체 매트릭스 청정 절단을위한 355nm (2 바)

탄소 섬유 절단을위한 1064nm (4 바)

절단 매개 변수 :

kerf 너비 : 50-100 μm

HAZ (열 영향 구역) :<20μm

처리량 : 기계적 절단보다 5 × 빠릅니다

3. 과학 및 방어 응용

a) 대기 감지를위한 LIDAR 시스템

스펙트럼 구성 :

755nm (수증기 검출)

850nm (에어로졸 프로파일 링)

1064nm (클라우드 입자 분석)

맥박 특성 :

10kHz 반복 속도

5ns 펄스 폭

1mj/펄스 에너지

탐지 범위 :

최대 15km의 대류권 측정

10cm 수직 해상도

b) 지시 된 에너지 시스템

전술 레이저 디자인 :

초기 목표 획득을위한 808nm (12 바)

열 약화를위한 940nm (16 바)

구조적 타협을위한 1064nm (8 바)

참여 매개 변수 :

빔 품질 : m² <1.5

전력 밀도 : 1km에서 5kw/cm²

거주 시간 :<3s for 5mm steel penetration

4. 신흥 사진 응용 프로그램

a) 양자 컴퓨팅 인터페이스

정밀 파장 제어 :

755.214nm ± 0.001nm (RB 원자 조작)

1064.531nm ± 0.002nm (YB 이온 주소 지정)

안정성 요구 사항 :

<1MHz linewidth

0.01% 전력 변동

10^-6 파장 드리프트/시간

b) 생의학 영상

다중 스펙트럼 OCT 시스템 :

755nm (표피 층 영상)

850nm (모세관 네트워크 시각화)

940nm (피하 조직 매핑)

이미징 성능 :

축 분해능 : 3μm

침투 깊이 : 2.5mm

스캔 비율 : 200khz

멀티 파장 다이오드 레이저 스택은 레이저 기술에서 상당한 도약을 나타내며, 755nm, 808nm, 940nm 및 1064nm과 같은 전략적으로 결합하여 의료, 산업, 과학 및 방어 응용 분야에서 전례없는 다양성을 가능하게합니다. 적응성 .

의료 및 미학적 치료에서, 다중 파장 스택은 혈관 병변 치료에 대한 모발 제거에 맞게 맞춤형 치료를 허용합니다. 다른 조직 깊이 및 발색단을 동시에 표적으로하는 . 산업 응용은 . 산업 응용 분야의 고속 용접을 포함하여 우수한 재료 처리로부터 이익을 얻는 동시에, {remald remaling remalding remalding remalding remaling remaling remental foreding의 혜택을받습니다. 방어 시스템은 고급 리다 감지 및 고 에너지 지시 된 응용 분야의 스펙트럼 다양성을 활용합니다 . 양자 컴퓨팅 및 생물 의학적 이미징과 같은 신흥 필드는 차세대 기술에서 정확한 파장 제어의 중요한 역할 .입니다.

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