2019年07月の記事一覧 | JapanLaserのブログ

1457nm 500mW ファイバラマン増幅器ポンプ

1457nm 500mW レーザーシングルモードファイバラマン増幅器ポンプ高性能バタフライ半導体レーザを用いたシングルモードファイバ出力1457nm半導体レーザ光源、シングルモードピグテール出力。専門的に設計された駆動回路とTEC制御を使用してレーザーの安全性と安定性を確保します。このレーザは科学実験や製造試験に使用でき、ファイバラマン増幅器用のポンプ光源として適しています。

2019.07.30

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EDFA 30mW~400mW 単一波長ブースタ増幅器

EDFA エルビウムドープファイバ増幅器モジュールタイプソフトウェアによる制御エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は高性能、小型のファイバ増幅器製品である。安定した高出力半導体レーザ、WDMの高安定性、アイソレータ、高利得エルビウム添加ファイバの内部使用。この製品は、高信頼性、高出力、高利得、低ノイズという利点を持っています。これは高出力EDFAシステムの理想的な選択。この製品は5 V DC電源を採用しています、小型でシステムへの統合が容易、顧客のニーズを満たすために。

2019.07.29

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808nm 4W 高出力マルチモードファイバレーザ

現在のレーザー出力と動作電流を表示するLCDスクリーン付きの808nm 4Wファイバーレーザー光源です。出力電力は5つのボタンで調整されます。 808nmレーザーは近赤外レーザーです、そして、我々は非常に小さい赤い点を見ることができるだけです高出力レーザー光源は高性能半導体レーザーチップをベースにしています。それは、安全で安定したレーザ動作を保証するために専門的に設計された定電流駆動とTEC制御を使用し、105 / 125umのファイバー結合出力。電源変動は<1％であり、かつスペクトル安定性は3nmで±よりも優れています。医療研究、ファイバーレーザーポンピングおよび他の製造テストでの使用に適しています。顧客の要求に従って、私達はデスクトップ、またはモジュラーパッケージを提供し、そしてPCモニタリングソフトウェアを提供します。

2019.07.26

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808nm 高出力ピグテールレーザーダイオード

808nm 高出力ピグテールレーザーダイオード+ マルチモード光ファイバー + 駆動回路ファイバ：ファイバ径105μm／開口数0.22 ／ファイバコネクタ（FC ／ PC）

2019.07.24

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EDFA 45dBプリアンプモジュールタイプ

モジュールタイプのエルビウム添加ファイバ増幅器です。それは小光信号増幅の-40〜-25 dBmの範囲で使用されるプリアンプです、ゲインは45 dBです。電源はDC 5Vです。それはPCソフトウェアによって制御されました。 CivilLaserは顧客のニーズに応じてEDFAをカスタマイズすることができます。

2019.07.19

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産業用および研究用レーザー光源

レーザー光源をお探しの場合は、まずCivilLasers.comにアクセスすることをお勧めします。これは私達がこれまでに見つけた最も専門のレーザー製品販売プラットフォームです。レーザー製品の広い範囲はまた、カスタマイズされたサービスを提供することができます。専門職業的業務、速い応答時間。価格は安く、レーザー製品と同じ機能で、価格はヨーロッパとアメリカの供給業者の約40％〜60％です。短納期、従来のレーザーのカスタマイズは2ヶ月かかります、CivilLaserは2週間しか必要としません。

2019.07.17

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Cバンド1533nm 5W シングルモードファイバレーザ

Cバンド1533nm 5W シングルモードファイバレーザ光源調整可能な出力パワー注意： 1530nm〜1565nm＆1W〜5Wをカスタマイズできます。Youtube: https://youtu.be/xdupuqSc8-8Cバンド高出力光ファイバ光源は、1W〜5Wの高出力レーザ、シングルモードファイバ出力、専門的に設計された駆動回路とTEC制御を確実にするための半導体励起ファイバレーザ構造を採用しています。。

2019.07.10

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量子井戸レーザは重要な進歩を遂げた

最近になって、Niu Zhichuan、中国科学アカデミー、国立半導体研究所、超格子の国家主要研究所の研究者チームは、テルル化物半導体用の単一モードおよび高出力量子井戸レーザの研究において著しい進歩を遂げた。近年、Niu Zhichuanの研究チームが率いる研究チームは、National 973 Major Scientific Researchプログラム、National Natural Science Foundationの主要プロジェクトおよび主要プロジェクトの支援の下で、ビスマス半導体の材料基礎物理学および異種低次元材料エピタキシーを研究してきました。成長技術と光電子デバイス製造技術は、ゲルマニウム量子井戸レーザのエッチングと不動態化を突破し、テルル化ビスマス量子井戸、超格子低次元材料、分子線エピタキシャル成長法の化学分析を体系的に習得しました。コアプロセス技術に基づいて、金属格子横結合分布帰還（LC ‐ DFB）構造の革新的設計は2μm帯の高性能単一モードレーザを首尾よく実現し、53dBのサイドモード抑圧比は現在の類似デバイスの最高値であり、出力電力に達した。 40mWは現在の同様のデバイスの3倍以上です。 Appl。に関連する結果Phys。レット。１１４，０２１１０２（２０１９）は、国際的に有名な「化合物半導体、化合物半導体２０１９、Ｎｏ．２」によって即座に報告された。「シングルモードレーザは、宇宙ベースの衛星搭載レーザレーダであるサイドモード抑制比の向上を開拓した。 LiDAR（登録商標）システムおよびガス検出システムは、競争力のある光源装置を提供する。」テルル化量子井戸の高出力レーザーにおいて、研究チームはデジタル合金法によって導波路層を成長させる重要な技術を革新し、2μm帯のInGaSb / AlGaAsSb歪量子井戸高出力レーザーを開発することに成功した。タイルとバー（ラインアレイ）レーザー部品の室温連続出力は16ワットで、総合性能は国際的な一流レベルに達し、外国の高出力半導体レーザー輸出制限の性能条件を破りました。GaSbベースのInGaAsSb格子整合ヘテロ接合量子井戸は、1.8〜4.0μmの短波長赤外領域をカバーする調整可能なバンドギャップを持ち、このバンドの他のレーザー材料システムと比較して、直接駆動されています。レーザーの効率には独自の利点があります。ゲルマニドの多元素複合低次元材料のための分子線エピタキシー技術の絶え間ない進歩により、ゲルマニウム半導体に関連する材料およびオプトエレクトロニクスデバイスの革新が急速に発展してきた。ゲルマニド半導体レーザの上記の研究結果は短波赤外レーザ技術分野における長期カードネックコア技術を突破しており、そして有害ガス検出、環境モニタリング、医療およびレーザ加工のような多くのハイテク産業において重要な価値を演じるであろう。

2019.07.05

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高出力半導体レーザパッケージの熱応力研究

要約：近年、高出力半導体レーザの用途が拡大しており、それらは産業および医療においてますます広く使用されている。レーザーの熱特性は、信頼性と耐用年数を著しく制限します。デバイスの信頼性を改善し寿命を延ばすために、異なるはんだ、異なる厚さのはんだ、および異なる厚さのWCuヒートシンクパッケージを備えた高出力半導体レーザーバーをCOMSOL Multiphysicsによってシミュレーションし、レーザーの「Smile」値異なる包装条件下でバーを測定した。結果は、はんだまたはAuSnはんだの最大熱応力がWCu二次ヒートシンクとCuヒートシンクの間の界面で発生することを示した。同じ厚さのInハンダとAuSnハンダでパッケージされたレーザチップの熱応力はそれぞれ3.57 GPaと3.83 GPaであり、ピークスペクトルはそれぞれ800.5と798 nmである。はんだの厚さを減らすことは、レーザチップ内の熱応力および温度を減らすために有益であるが、はんだはそうではない。厚みが薄すぎると、レーザコアの溶着が弱くなったり、はんだの分布が不均一になったり、はんだ層にボイドが発生する可能性があるため、全体としてはんだ厚の選択を検討してください。 WCu二次ヒートシンクの厚さの増加と共に、レーザチップの熱応力は減少するが、コアの温度は上昇し、タングステン - 銅二次ヒートシンクの最適厚さは380μmである。本論文は、高出力半導体レーザのパッケージングを最適化するための基礎を提供し、実用生産のための指導的意義を持っている。1. 前書き小型、軽量、高効率、そして変調が容易な高出力半導体レーザーは、材料加工、医療および化粧品、軍事、防衛などに広く使用されています[1] - [6]。現在、常温で連続動作する高出力半導体レーザの最大電気光学変換効率は約70％であるため[7]、動作中に大量の廃熱が発生します。過剰な熱が時間内に放出されないと、レーザダイの温度が上昇し、その結果材料の禁制帯幅が変化し、それが出力ビームの安定性に重大な影響を及ぼす。さらに、レーザダイとヒートシンク材料との間の熱膨張係数が一致しないので、温度変化は熱応力を生じさせ、出力スペクトルが変化する。熱応力が大きすぎると、接合層が割れてしまう。金型の破損などの問題がデバイスの信頼性と寿命に深刻な影響を与えているため[8]、半導体レーザパッケージの熱応力の解析は非常に重要です。現在、実験による熱応力の解析方法[9]には、主にひずみゲージ法、モール法、熱弾性法、X線回折法、中性子回折法などがある。実験的方法による熱応力の解析は、複雑で高価で、正確性が低いだけでなく、実行不可能です。対照的に、ソフトウェアシミュレーション方法はますます成熟しています。モデル境界やポートなどの条件を合理的に設定できれば、実験と矛盾のない結果が得られます。 2008年に、Wang Hui等。中国電子技術グループ社の第13研究所の[8]は、異なるはんだパッケージを有する半導体レーザの熱応力分布を解析するために有限要素ソフトウェアANSYSを使用した。 2016年に、Quan Wei et al。北京航空宇宙大学の[10]は、ANSYSソフトウェアを使用して、集積半導体レーザー構造を設計およびシミュレーションした。 2018年に、Chen Tianqi等。中国科学アカデミーの西安光機械研究所の[11]もまた、有限要素ソフトウェアANSYSを使用して、高出力半導体レーザアレイの熱応力と「Smile」に及ぼすさまざまなパッケージ構造と材料の影響を分析しました。本論文では、マルチフィジックスシミュレーションソフトウェアCOMSOL Multiphysicsを用いて、異なるはんだ、異なる厚さのはんだおよび異なる厚さのタングステン - 銅サブヒートシンクパッケージの高出力半導体レーザストリップをシミュレーションした。異なる包装条件下でのレーザーストリップのスペクトル分布が測定される。シミュレーションと実験結果を分析します。それは高出力半導体レーザストリップの設計を最適化するための参照を提供し、実際の生産のための指導的意義を持つ。 2 COMSOL Multiphysicsに基づく熱応力シミュレーションプロセスこの論文のシミュレーション構造を図1に示します。下から上に、Cuヒートシンク、WCuサブヒートシンク、はんだ、レーザーチップ、はんだ、WCuサブヒートシンクです。。レーザチップは、はんだによってヒートシンクにはんだ付けされており、パッケージ構造内の層の熱膨張係数は一致しておらず、温度変化は熱応力および変形を引き起こす。処理を容易にするために、いくつかの近似がシミュレーションにおいて使用される。（１）複雑なレーザダイ構造は、ＧａＡｓ材料の層と等価である。（２）材料の各層の熱膨張係数のような関連する熱的パラメータは温度と共に変化しない。温度変化による熱応力のみを考慮してください。温度がはんだの融点より高い場合、レーザーダイには応力がありません。（４）相変化などの要因の影響を無視する。図1 半導体レーザバーパッケージ構造COMSOL Multiphysicsに基づくシミュレーションステップは次のとおりです。ソフトウェアに付属のモデルウィザードを使用して、空間次元は3次元構造として選択され、物理場は構造力学モジュールの下の熱応力（固体力学および固体熱伝達を含む）です。図1に示す構造に従って、対応する幾何学的モデルをCOMSOL Multiphysicsで構築し、それらを組み合わせてコンソーシアムにした後、材料を幾何学的モデルに追加します関連する材料パラメータを表1に示します。次に、最も重要なのは熱源と境界条件の設定です。これはモデル計算結果の収束と実際の状況との整合性を直接決定します。熱応力解析モジュールは固体力学と固体熱伝達の両方を含むため、境界条件は別々に設定されます。固体力学では、ダイの方向に垂直な境界条件は自由膨張に設定され、層の界面は一様な連続対に設定され、点はＣｕヒートシンクの底面の任意の頂点に選択され、この点に固定制約が課される。固体熱伝達では、レーザーダイは50Wの熱量を持つ熱源として扱われ、材料の各層の界面は熱接触境界条件に設定され、Cuヒートシンクグランドは室温（20℃）に設定されます。対流熱流束境界条件、外気との熱対流熱伝達、周囲温度20℃に設定します。次に、モデルをメッシュ化し、モデルを三角メッシュまたは四面体メッシュに分割し、メッシュが細かくなればなるほど、計算結果が正確になり、対応するコンピューターのメモリ要件も高くなり、計算時間が長くなります。このモデルでは、レーザーダイ温度と熱応力分布を主に解析し、計算結果をより正確にするために、ダイとはんだメッシュを非常に精密にし、計算速度を向上させ、コンピュータメモリを節約します。ＷＣｕヒートシンクとＣｕヒートシンクとの噛み合いは粗面化されている。最後に、モデルが計算され、計算結果が視覚化されます。 3 結果の分析と考察3.1 異なるはんだ現在、高出力半導体レーザバーのパッケージにおいて、広く使用されているはんだは主にＩｎはんだおよびＡｕＳｎはんだを含む。はんだは軟質はんだであり[12]、良好な塑性変形特性と低い応力を持ちますが、高温環境では、溶接ウィスカーの成長を引き起こし、溶接層の熱疲労を加速し、深刻なエレクトロマイグレーションを引き起こし、レーザーを引き起こします。ダイオードは早く故障しました。 AuSnはんだは硬いはんだであり[13]、優れた耐疲労性および耐クリープ性、高い降伏強度、優れた熱伝導率、フラックスなし、そして深刻なエレクトロマイグレーションはありません。しかしながら、金 - 錫ハンダは硬いハンダであるため、延性が悪く、焼結プロセスは過度の応力を導入するので、溶接プロセスはより要求が厳しい。本論文は最初にInはんだとAuSnはんだパッケージの高出力半導体レーザストリップをシミュレートし、動作中の温度と熱応力分布を解析した。シミュレーションでは、Cuヒートシンクのサイズは20000×20000×4000μm、WCuヒートシンクのサイズは11000×2000×400μm、InとAuSnのはんだのサイズは11000×2000×10μm、レーザチップのサイズは11000×2000×です。１２０μｍ。図2 さまざまなはんだパッケージを含むレーザーチップの熱応力分布と端面の中心軸上の応力分布のグラフ（a）はんだの場合、熱応力ネフグラム（b）はんだの場合、端面の軸上の応力分布（c）AuSnはんだ、熱応力のネフグラム（d）AuSnはんだ、端面の中心軸上の応力分布図3 異なるはんだパッケージを用いたレーザーの温度分布（a）はんだ中（b）AuSnはんだシミュレーション結果を図2および図3に示す。図2（a）および図2（c）からわかるように、InはんだおよびAuSnはんだパッケージの両方の高出力半導体レーザの最大熱応力はCu熱で発生する。シンクとWCuの間のインタフェースは、それぞれ215GPaと240GPaの値を持ちます。図2（b）と図2（d）は、構造体の端面の中心軸上の応力分布を示しており、InはんだとAuSnはんだパッケージのレーザーダイの熱応力は、それぞれ3.57GPaと3.83GPaです。図3にパッケージ構造の温度分布を示しますが、この図からわかるように、レーザーダイ部分に最高温度が発生し、InはんだおよびAuSnはんだパッケージのレーザーチップの最高温度は、それぞれ61.8°Cおよび62°Cです。表１から、レーザーダイの熱膨張係数は５．８×１０－６ｋ－１であり、ＩｎはんだおよびＡｕＳｎはんだの熱膨張係数はそれぞれ３．３×１０－５ｋ－１および１．６×１０－５ｋ－１であることがわかる。 AuSnはんだと比較して、Inはんだの熱膨張係数はレーザーダイの熱膨張係数と一致し、Inはんだは柔らかいはんだであり、レーザーチップによって発生した応力の一部を解放することができ、AuSnはんだは硬いはんだであり、応力を解放できない。そのため、AuSnはんだパッケージのレーザーダイはより大きな熱応力を受けます[14]。同時に、Ｉｎハンダの温度はＡｕＳｎハンダの温度よりも高く、構造全体の熱放散はより良いので、Ｉｎハンダパッケージのレーザダイの温度はより低い。シミュレーション結果の正当性を検証するために、図1に示す構造に従って、808nmの高出力半導体レーザバーをそれぞれInはんだとAuSnはんだでカプセル化し、図4に示すようにそれらのスペクトル分布を測定しました。図4（a）はInはんだパッケージのレーザースペクトル分布図、図4（b）はAuSnはんだパッケージのレーザースペクトル分布図です。ピークはそれぞれ800.5 nmと798 nmです。 Inはんだと比較して、Nmは、AuSnはんだパッケージレーザーダイがより大きな熱応力およびより大きな波長ブルーシフトを受けやすい。図4 異なるはんだパッケージにおけるレーザースペクトル分布：（a）はんだ中（b）AuSnはんだ3.2 異厚はんだ表1から、InはんだでもAuSnはんだでも、熱膨張係数、熱伝導率、ヤング率などのパラメータは、レーザーダイやWCuヒートシンクとは大きく異なり、はんだチューブの厚さも同じになります。コア温度と熱応力分布は重要な影響を与えるため、厚さの異なるはんだパッケージを使用した高出力半導体レーザーバーの熱応力シミュレーションを実行します。現在、高出力半導体レーザバーパッケージに使用されるＡｕＳｎ半田の厚さは、実際の製造では約１０μｍであるので、シミュレーションに使用されるＡｕＳｎ半田の厚さは、それぞれ５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍである。ダイ温度と熱応力分布の影響シミュレーションにおけるCuヒートシンク、WCuヒートシンク、およびレーザチップの寸法はすべて、セクション3.1のものと一致しています。図5は、はんだ厚さの関数としてのレーザーダイの最大熱応力と温度を示しています。図から分かるように、ＡｕＳｎはんだの厚さが増加するにつれて、レーザダイの熱応力および温度は増加する傾向がある。ここでは、熱膨張係数のマッチングと熱伝導率を考慮して、AuSnはんだの熱膨張係数はレーザーダイの熱膨張係数とは異なるため、レーザーダイ内部の熱応力によって大きな熱応力が発生します。 AuSnはんだの熱伝導率は低く、はんだの厚さが厚くなると、レーザーダイから発生する熱が放出されにくくなり、その結果、ダイの温度が上昇し、熱応力が上昇して、最終的にダイが破裂する可能性があります。シミュレーション結果から、はんだの厚さが薄くなればなるほど、レーザーダイ内部の熱応力と温度が低下することがわかりますが、これは実際のアプリケーションでは当てはまりません。はんだの厚さが薄すぎると、レーザーダイのはんだ付けが不十分になったり、はんだの偏在が発生する可能性があります。レーザーがしっかりとはんだ付けされていないと、ダイとWCu 2次ヒートシンクの間にひびが入る可能性があり、はんだ層の内側にキャビティがあると、局所的なホットスポット効果が発生し、デバイスの安定性と寿命に重大な影響を及ぼします。したがって、はんだ層の厚さの決定は、要因の組み合わせによって決定され、さらなる最適化が必要です。図5 厚さの異なるAuSnはんだをパッケージしたレーザチップの熱応力と温度最大分布3.3 異なる厚さレーザダイの熱膨張係数とＣｕヒートシンクとの間の不整合を補償するために、ＷＣｕサブヒートシンクは、高出力半導体レーザバーのパッケージ内の遷移ヒートシンクとしてＷＣｕサブヒートシンクを使用することが多く、これはレーザダイの熱応力を効果的に軽減することができる。大きな問題は、金型を保護することです。しかし、Ｃｕヒートシンクと比較して、ＷＣｕヒートシンクの熱伝導率は悪く、厚すぎるとレーザチップの放熱性に悪影響を及ぼし、薄すぎると熱応力が緩和されない。このセクションでは、厚さの異なるWCuヒートシンクがレーザーダイの温度と熱応力分布に与える影響を分析します。現在、高出力半導体レーザバーパッケージに使用されるＷＣｕサブヒートシンクの厚さは、実際の製造では約４００μｍであるので、シミュレーションに使用されるＷＣｕサブヒートシンクの厚さは、それぞれ３００μｍ、３５０μｍ、４００μｍ、４５０μｍ、５００μｍである。シミュレーションにおけるCuヒートシンク、AuSnはんだ、およびレーザーチップの寸法はすべて3.1節と同じであり、レーザーダイの熱応力と温度は図6に示すようにWCu二次ヒートシンクの厚さによって変化します。図6 異なる厚さのWCu二次ヒートシンクを実装したレーザチップにおける最大熱応力と温度の分布図からわかるように、WCuサブヒートシンクの厚さが300μmから500μmに増加すると、レーザーダイの熱応力は4.19GPaから3.61GPaに減少し、最大ダイ温度は59.9°Cから64.2°Cに上昇します。Ｃｕヒートシンクと比較して、ＷＣｕサブヒートシンクの熱膨張係数はレーザダイの熱膨張係数により近いので、ＷＣｕサブヒートシンクの厚さが増加するにつれて、チップの熱応力はＣｕヒートシンクによって減少する。しかしながら、ＷＣｕサブヒートシンクの熱伝導率はＣｕヒートシンクの熱伝導率よりも劣っているので、ＷＣｕサブヒートシンクの厚さの増加は、装置の全体的な熱抵抗の増加、劣った熱放散、およびレーザダイの温度の増加をもたらす。図６から分かるように、レーザダイの熱応力および温度分布を考慮すると、最適なＷＣｕサブヒートシンクの厚さは３８０μｍである。5 概要パッケージングは、高出力半導体レーザーアプリケーションでは非常に重要であり、パッケージの品質によってレーザーの安定性と寿命が決まります。実際の高出力半導体レーザ装置に基づいて、この論文は異なるはんだ、異なる厚さのはんだおよび異なる厚さのタングステン - 銅サブヒートシンクパッケージの高出力半導体レーザストリップをシミュレートするためにマルチフィジックスシミュレーションソフトウェアCOMSOL Multiphysicsを使用し、異なる測定パッケージ状態でのレーザーバーの「笑顔」の値。その結果、WCuサブヒートシンクとCuヒートシンクの間の界面で最大の熱応力が発生し、それがInハンダか金錫ハンダかに関係なく、同じ厚さのInダイとAuSnハンダパッケージのレーザダイの熱応力はそれぞれ3.57GPaと3.83である。ＧＰａ、ダイの最高温度はそれぞれ６１．８℃および６２℃であり、スペクトルピークは８００．５ｎｍおよび798nｍであり、はんだの厚さを減少させ、これはレーザーダイ内部の熱応力および温度を減少させるのに有益であるが、はんだの厚さは薄すぎる。 WCuサブヒートシンクの厚さを厚くすると、レーザーダイに熱応力がかかるため、レーザーダイのハンダ付け不良やハンダ分布の不均一、ハンダ層内部のボイドが発生する可能性があります。小さいが、ダイ温度が上昇しているので、最適なタングステン銅二次ヒートシンクの厚さは380μmです。本論文は、高出力半導体レーザストリップの設計を最適化するための基礎を提供して、実際の生産のための指導的意義を持っている。

2019.07.02

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