Los diodos de emisor únicosirven como elementos de bombeo independientes e individuales para una fuente láser. Los láseres de fibra IPG utilizan una arquitectura de bombeo de emisor único distribuido que no presenta los inconvenientes del bombeo con barras. A diferencia de las barras, el fallo de cualquier número de diodos de emisor único no afecta al rendimiento y la fiabilidad de los diodos restantes. Este diseño modular y escalable permite a IPG fabricar láseres que prácticamente no requieren mantenimiento y cuentan con cualquier número de bombas de diodos redundantes para garantizar un rendimiento láser continuo y fiable durante la vida útil más larga del sector. La incorporación de más diodos también aumenta considerablemente la eficiencia energética, ya que se requiere menos de cada diodo individual. La fiabilidad y eficiencia excepcionalmente altas de la tecnología de bombeo con diodos de emisor único de IPG han quedado demostradas en nuestros laboratorios y corroboradas por la famosa fiabilidad sobre el terreno de los láseres IPG.
- Inicio
- Tecnología
- Diodos de emisor único
Diodos de emisor único
¿Qué es un diodo láser?
Los diodos láser son dispositivos semiconductores que utilizan electricidad para emitir luz láser. Los diodos láser son muy eficientes desde el punto de vista energético y fiables, pero solo son capaces de emitir unos pocos cientos de vatios de potencia de salida. Como resultado, la mayoría de los láseres industriales de semiconductores, diodos y fibra dependen de múltiples diodos para «bombear» la luz láser a través de un acoplador de bombeo antes de utilizar ópticas para emitir un haz controlado como salida final.
La arquitectura de cómo se acoplan y bombean estos diodos láser tiene un efecto dramático en la fiabilidad y eficiencia del láser final. Una plataforma tecnológica de diodos única permite a los láseres de fibra IPG alcanzar potencias de salida más altas y una calidad de haz superior a la de otros láseres de fibra alternativos.
¿Qué son los diodos de emisión única?
Existen varios métodos para combinar la potencia de los diodos láser que emplean los fabricantes de láseres industriales. Un método habitual consiste en combinar múltiples emisores a lo largo de un chip de gran superficie conocido como barra, pila de barras o matriz de diodos láser monolíticos, con un número de emisores de diodos en una sola barra que varía entre 10 y 100 aproximadamente. Aunque los detalles precisos varían según el enfoque, la arquitectura de la barra obliga a cada diodo a compartir una fuente de corriente eléctrica y un sistema de gestión térmica comunes. La diafonía térmica y eléctrica limita en gran medida la vida útil de las barras y impone severas restricciones a su rendimiento: la vida útil de una barra o pila de barras suele estar limitada por su emisor más débil o por un sistema de refrigeración por microcanales de agua poco fiable.
Los diodos IPG ofrecen un rendimiento superior
Potencia de salida del emisor individual
Eficiencia de acoplamiento
MTBF de onda continua
MTBF de onda cuasi continua
Eficiencia energética (en fibra)
Diodos de barra
Potencia de salida del emisor individual: 1 a 2 W
Eficiencia de acoplamiento: 50 a 75 %
Onda continua MTBFde 5000 a 10 000 horas
Onda cuasi continua MTBFde 2000 a 5000 horas
Eficiencia energética (en fibra)del 25 al 35 %
Bomba de emisión única IPG
Potencia de salida del emisor individual: de 6 a más de 10 W.
Eficiencia de acoplamiento: 90-95 %
Onda continua MTBF> 200 000 horas
Onda cuasi continua MTBF> 200 000 horas
Eficiencia energética (en fibra)50 a 60 %
Los diodos IPG alimentan los láseres más eficientes del mundo.
La dedicación a las arquitecturas de diodos innovadoras y los rigurosos requisitos de calidad permiten crear los láseres más eficientes energéticamente del mercado actual. Obtenga más información sobre la tecnología que hay detrás de los láseres de fibra de alta eficiencia de IPG.
Más informaciónFabricación de diodos IPG
IPG es uno de los mayores fabricantes de diodos del mundo: cada año salen de las instalaciones de IPG muchos megavatios de potencia nominal de diodos. Los diodos de IPG se fabrican utilizando tecnología y procesos probados en telecomunicaciones, y cada oblea cumple con rigurosos estándares de calidad. La insistencia en utilizar solo diodos de la más alta calidad es una parte fundamental para garantizar que los láseres de fibra de IPG ofrezcan la mayor vida útil y la mayor eficiencia energética del mercado. La fabricación de diodos de emisor único implica una serie de pasos complejos para crear el dispositivo semiconductor final.
(1) Crecimiento de obleas (2) Fotolitografía y grabado (3) Metalización (4) Separación de chips (5) Unión y encapsulado (6) Pruebas y caracterización (7) Integración y montaje final
1. Crecimiento de obleas: Mediante epitaxia de haz molecular (MBE), las obleas se cargan en la cámara de proceso, donde se depositan múltiples capas o recubrimientos sobre la oblea. Se utiliza un proceso iterativo para depositar materiales de tipo p y tipo n con el fin de crear la unión p-n. Cuando se aplica una corriente eléctrica, puede producirse una condición de láser en esta unión.
2. Fotolitografía y grabado: La fotolitografía es un proceso utilizado para definir patrones en la oblea con el fin de delimitar diferentes regiones de la misma. Se aplica una fotoresina y luego se expone a través de una máscara para crear patrones precisos. A continuación, se utiliza un proceso de grabado para eliminar los materiales semiconductores no deseados basándose en los patrones definidos. Los pasos de MBE y fotolitografía son un proceso iterativo que puede utilizarse para construir múltiples capas y definir el troquel individual en el sustrato de la oblea.
3. Metalización: Se añaden contactos metálicos a la oblea para permitir la conexión eléctrica a las regiones de tipo p y tipo n, lo que incluirá la emisión láser cuando se aplique voltaje.
4. Separación de chips: este proceso consiste en cortar la oblea en chips individuales antes del embalaje.
5. Unión y encapsulado: A continuación, cada chip se encapsula en un módulo de bomba de diodos que puede incluir varios chips junto con los elementos ópticos asociados para dirigir la salida hacia una fibra. El encapsulado se sella para proteger el conjunto de diodos de factores ambientales como el polvo y otros contaminantes.
6. Pruebas y caracterización: Se realizan rigurosas pruebas y quemados para garantizar que el módulo cumpla con estrictas características de calidad y rendimiento.
7. Integración y montaje final: A continuación, estos diodos de bombeo se montan con componentes adicionales, como una fibra activa y componentes electrónicos de control, para crear una fuente láser completa. La potencia se escala fácilmente utilizando técnicas de combinación de fibras para permitir que varios diodos de bombeo funcionen juntos dentro de la fuente láser. Mediante la creación de grupos segregados de diodos de bombeo y diseños de fibra avanzados, se pueden utilizar tecnologías avanzadas como el haz de modo ajustable.
