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　　武汉普赛斯：60A CW /600A QCW大功率激光器老化测验体系处理计划

　　摘要：武汉普赛斯全新研发推出了千瓦级半导体激光器在线测验与老化体系，以及兼容CW及QCW的老化电源。产品可对每支老化器材的作业电流、作业电压、输出光功率等参数进行实时收集，并对热沉温度、冷却循环水的流量、水温进行实时监测，具有功用齐备、可靠性高、性价比优的长处，可供大功率激光器的研发和运用单位推行运用。

　　ICC讯大功率半导体激光器及大功率半导体激光器泵浦激光器在资料加工、激光打标、激光测距、激光存储、激光显 示、激光照明、激光医疗等民用范畴，以及激光制导、激光夜视、激光兵器等军用范畴得到广泛运用。怎么完结大功率 半导体激光器的可靠性及老化测验点评，包含对测验体系泵浦源的研讨，一直以来都是学科热门和世界制作研讨的重要方向之一。

　　为处理职业的痛难点问题，武汉普赛斯全新研发推出了千瓦级半导体激光器在线测验与老化体系，以及兼容CW及QCW的老化电源。产品可对每支老化器材的作业电流、作业电压、输出光功率等参数进行实时收集，并对热沉温度、冷却循环水的流量、水温进行实时监测，具有功用齐备、可靠性高、性价比优的长处，可供大功率激光器的研发和运用单位推行运用。

　　激光器首要由泵浦源、增益介质、谐振腔组成。激光器能够依据泵浦方法分为电泵浦、化学泵浦、光泵浦、 气动泵浦四大类，也能够依据增益介质分为液体激光器、气体激光器、半导体激光器和固体激光器等。半导体激光器既能够独自做为激光器运用，又一起可作为光纤激光器和固体激光器的泵浦源。运用半导体激光器做固体激光器泵浦源能够一起兼容固体激光器及半导体激光器的两层长处：高光电转化功率、高功率、高安稳性、高可靠性、寿数长、体积小，现在半导体激光器已逐渐替代传统的氪灯或氙灯，成为固体激光器的首要泵浦源，广泛运用于资料加工、 医疗和科学研讨范畴。

　　激光器作业时，由泵浦源向增益介质注入能量进行鼓励，增益介质的电子遭到能量鼓励后产生能级跃迁，由基态跃迁至激发态，因为激发态相较于基态对错安稳状况，电子会自发地回归到基态，并放出光子。很多光子在谐振腔两个断面循环，往复运动，不断叠加，终究输出方向、频率高度共同、高能量的激光束。

　　大功率半导体激光器首要分为单管与bar条两种结构，单管结构多选用宽条大光腔的规划，并添加了增益区域，以完结高功率输出，削减腔面灾变损害;bar条结构为多个单管激光器的并联线阵，多个激光器一起作业，再通过合束等手法完结高功率激光输出。

　　封装对半导体激光器的效果：一是树立电流环路, 使芯片能遭到电流的影响而产生光(受激辐射光扩大);二是散热，处理芯片发光时产生的热量;三是对芯片及电路起到维护的效果。按功用来分，半导体激光器的封装类型有两种,一是维护壳封装,二是芯片封装。芯片封装首要有F - Mount型封装 、 C-Mount型封装等

　　激光器芯片的测验比较复杂，牵涉到光、电的丈量，也要考虑封装方法的差异。与平等功率水平的传统固体激光器或气体激光器比较，大功率激光器在光束质量、作业功率、结构体积、寿数和体系维护等方面具有显着的优势 。但与此一起，因为单颗芯片出光功率大，单位面积产生的热量大，假如不做好散热技能，将直接影响半导体激光器输出功率、阈值电流密度、电光转化功率、微分量子功率、偏振度等功能，并导致半导体激光器寿数和可靠性的下降，甚至会损毁芯片，终究影响器材可靠性。因而，在交付运用之前将激光器芯片置于高的温度和电流等极点操作条件下进行寿数和可靠性试验，筛选前期失效器材并检测出失效要素，在激光产业链发展中起着十分重要的效果。

　　现在，大功率激光器芯片在大电流作业接连输出 时遍及面临着各种难点：

　　1、激光器芯片的丈量一般都要看LIV数据，光电参数受热的影响比较大，跟着温度的升高，芯片的阈值电流添加;

　　3、大功率激光器抗浪涌冲击才能差，要求脉冲电流无过冲，浪涌冲击小;

　　4、电源的动摇会影响激光器的寿数，一起会构成光功率不安稳及器材发热不安稳等。

　　根据首先国产化数字源表(SMU)的技能开发实力，以及多年来产品掩盖世界通讯及半导体头部用户的认可和运用研讨，武汉普赛斯针对千瓦级大功率半导体激光器芯片需求运用窄脉冲大电流测验和老化、芯片发热严峻等问题，立异开发推出一套通用性好、大功率、循环水冷的老化测验体系。产品具有大电流窄脉冲恒流特性好、电流安稳、抗搅扰才能强，并具有防过冲、防反冲、反浪涌的稳压及恒流的两层维护电路等功用，为泵浦激光器的老化测验供给了一个完好的处理计划。完结多单元、高功率、主动监控并记载上传测验数据的一体化测验体系。

　　激光器老化体系具有大批量激光器芯片测验的才能。器材装载运用抽屉式结构，设备能够灵敏扩展最高至4层结构，每层规划若干路，每路支撑1-16只激光器芯片的串联老化。体系包含高温环境操控设备、直流或脉冲驱动电源、收光设备、光纤、光谱仪(选配)、循环水冷体系、定制夹具、温度收集器及上位机等。完结上位机程序进行主动测验，主动收集半导体激光器驱动电流、激光器电压、激光器光功率、环境温度。通过上位机数据处理体系能够直接输出数据收集表，进步半导体激光器老化及测验体系主动化程度，进步作业功率，削减人为干涉。

　　半导体激光器中，泵浦源驱动电路占有较大部分，对泵浦源驱动电源的电流要求适当高，要防止它接受超出范围的正向电流，不然或许导致激光器芯片失效。这就要求恒流驱动方法并且有必要低噪声，别的恒流电路的规划纹波也需求相对偏小。驱动电源满意二极管LD安全运转要求，防止激光器的中心PN结接受过大的反向电压与击穿损坏状况的呈现;一起保证与二极管LD完结分流，合理躲避反向浪涌所产生电流直接击穿激光器，消除浪涌冲击。

　　通过多年对数字源表的体系研讨与产品产业化的杰出基础，普赛斯泵浦激光器老化测验体系选用全新开发、自主规划的大电流脉冲恒流源，能够完美兼容CW形式以及QCW形式，支撑直流恒流、直流扫描、脉冲直流、脉冲扫描等四种形式。驱动电源通过RS485接口操控，上位机设定输出电流，并可读出实践输出值; 别的还能够一主多从的方法多台串并联，上位机只需操控主机，从机即可完结同步输出。支撑线性扫描、对数扫描及自定义扫描。

　　针对大功率激光器芯片的老化与测验，普赛斯大电流脉冲恒流源作业在QCW形式下，现在能够供给高达600A的脉冲大电流，输出电压可高达100V，处理了传统的开关电源方法很难在脉冲边缘时刻及脉冲纹波电流方面获得很好功能的问题，一起有用防止了芯片因瞬间电流大、自发热带来的器材损坏问题。

　　针对大功率激光器泵浦源的老化与测验，能够在CW形式下输出高至60A的电流驱动。驱动电流精度、回读电流均可完结0.1%的精度，电流纹波小。多只器材串联老化时，一切器材的作业电流共同，电压自适应而互不搅扰，即便产生某支器材短路景象，其他器材仍可正常持续老化;假如产生断路状况，则电流为0，老化停止，但不会损坏其他器材。

　　传统的激光光功率测验选用热电堆，可是该传感器呼应速度慢，无法完结单个脉冲光功率丈量。运用积分球+PD的方法能够处理高速光功率测验的问题。积分球多由金属资料制成，内壁涂白色高漫反射层(通常是氧化镁或硫酸钡)，且球内壁各点漫反射均匀。水冷积分球是大功率激光器测验收光的最佳挑选，可是其本钱十分高，而老化时需求运用的数量又多。根据此，普赛斯选用立异结构的腔体收光设备，相似积分球原理漫反射衰减光功率，通过PD进行光电转化丈量，能够有用防止激光直射击穿收光设备，一起维护PD。

　　普赛斯选用水冷循环体系，通过流体对流换热和热传导的方法来进行散热。冷板选用导热率较高的铜和铝资料制备,发热的电子器材紧贴在冷板外表,通过器材外壳、冷板外表、水这三部分构成杰出的导热途径,终究将热量传递给活动的循环水到达散热的意图。体系可实时进行水流量的监控和报警提示，保证激光器具有杰出的暖流通道，完结千瓦级以上高功率的接连输出。

　　一起，大功率激光器老化测验体系还可满意25～125 ℃的环境温度的加热与坚持;选用耐高温的印刷电路板作为治具的本体，装备大散热面积的铝合金热沉，完结半导体激光器在老化及测验中处于热平衡状况，一起完结与半导体激光器驱动的电气衔接。

　　为了满意用户的运用需求，普赛斯大功率激光器老化测验体系配有专用上位机软件。在软件中可直接设置多项测验参数，测验完结后软件会主动计算出相关参数，以便利客户完结快速测验，进步测验功率。

　　武汉普赛斯为大功率半导体激光器的老化测验供给了一个完好的处理计划。欲了解更多体系计划概况，请登录武汉普赛斯外表有限公司(或重视普赛斯外表官网微信大众号(whpssins_com)。

　　文章标题:武汉普赛斯：60A CW /600A QCW大功率激光器老化测验体系处理计划

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