过去激光在太空中的应用是众所周知的;它们在协助月球、行星和太阳系更广阔范围的各种任务中发挥着关键作用。航天工业是一个不断扩张的行业，现在低轨道卫星星座(leo)的想法比以往任何时候都更吸引着整个行业。
leo预计将提供进一步增长的全球宽带互联网覆盖，这需要经济、低成本的激光器，满足一套特定的设计要求，以及足够强大的生存空间的真空。他们在新闻中受到了公众人物的赞扬，包括负责星链项目概念的埃隆·马斯克。近地轨道卫星所需要的技术必须是最先进的，而且必须有足够的创新能力，以激发空间激光应用的新时代:这意味着传统的设计规则将不得不被打破和重写。
Sheaumann可以在公司内部生产、组装和包装所有产品，这使得监控和仔细检查每一个激光二极管从头到尾成为可能。对于制造经过时间考验的太空级激光器并不陌生，Sheaumann与德国卫星设备制造商Tesat-Spacecom有着紧密的联系。app亚博体育Sheaumann和Tesat-Spacecom之间的伙伴关系导致了生产用于卫星通信应用的尖端激光模块．
Sheaumann正在寻找一家反应迅速、多才多艺、已经参与全球市场，并证明有能力提供创新的、具有成本效益的解决方案的公司。合作的结果是产出了太空质量的激光器，并获得了欧洲航天局的批准——事实上，这些激光器现在正在低地球轨道上工作。
太空的严酷
由于太空的极端环境条件，几乎每一个科学过程、技术和组件的物理约束都被推到了它们的外部极限。为了使航天器茁壮成长并成功完成任务，包括激光器在内的所有部件都必须保持性能，并能经受住外层空间的测试条件。因此，现实情况是，许多激光必须几十年不修理。它们还需要抵御极端寒冷、高温、冲击和振动，同时尽可能保持紧凑和强大。
Tesat-Spacecom强调第一次就把事情做好。当把激光发射到太空的真空中时，几乎没有误差范围;如果出了问题，不仅要更换设备，还有可能更换补给。app亚博体育
热循环
一个挑战制造商的环境压力是热循环，因为封装材料之间的不同热膨胀系数可能导致光纤耦合输出功率的变化。亚博网站下载随着时间的推移，这些不同的膨胀速率可能会导致激光包自身剪切分离。激光器克服和忍受恶劣环境的能力取决于二极管激光芯片的设计和安装方式的改变。因此，长寿命激光器必须经受数千个温度周期的照射;大多数军用级的激光二极管通常不能存活超过500个周期。从根本上说，严酷的太空环境为完美的极端可靠性提供了最佳的测试条件。
金属栈
激光二极管的一般设计特点是在激光芯片和封装之间需要几层焊料和各种金属。submount焊料连接芯片,由另一个焊接在基山,进而是加入一个额外的焊料层的包(图1)。其中每一层显示一个潜在的热膨胀不匹配,当暴露在极端的循环测试,焊接的金属基体可以瓦解。
图1所示。说明一个模具，子装载，和包。
因此，材料的选择应基于三个基本标准:1)通过金属堆叠兼容亚博网站下载热膨胀;2)高导热性，使模具散热;3)材料强度，在高冲击和振动下保持结构完整性。
因此，通过创新和精心规划的设计，层间的热应力可以最小化。反过来，生产一种激光模块，能够承受超过2000个温度循环和极端的重力和振动剖面，类似于发射。
激光芯片
当激光穿越太空，修复或重新校准在超过二十年的操作中可能不会被执行。因此，实现延长寿命的关键部分需要优化模具本身的热性能。如果芯片持续过热，它将变得紧张，最终耗尽。
提高激光器的散热性能，可以延长激光器的使用寿命。设计最好的金属层和厚度，以绕过层之间的高热阻抗是至关重要的。这一过程需要在砷化镓(GaAs)芯片上沉积几层金属，然后将模具与焊料进行热电偶，并将其连接到底座(图2)。如果层选择不当，热就会反射回芯片。虽然手头有建模工具来帮助完成这项任务，但要真正掌握这门艺术，数十年的经验是必要的;这种方法是如此微妙，以至于它还没有被完全渲染或集成到建模工具中。芯片必须在非常高的结温下有效工作。
图2。激光模具的细节。
性能
激光模块除了能承受外层空间的极端环境外，还必须保持高的光学性能。热膨胀使光纤相对于模具的孔径重新定位，并限制耦合到光纤中的光。该系统必须降低对这种运动的敏感性，以保持持续的电力进入光纤。
一种降低灵敏度的独特方法需要改变模具的量子阱结构，以修改和改变光从光圈发射的方式。这决定了更高的耦合到光纤的接受角度。内部包装和激光模具设计系统可以方便地创建和制造新的模具结构。通过改变从模具发出的光束的物理特性，就有可能在所需的温度范围内保持恒定的功率进入光纤。
我们已经成功地证明了更长芯片长度的可靠性，这使我们能够在单模的所有波长上实现显著更高的功率水平。我们定制设计特定波长和生产这些新型高功率二极管的能力在业界是非常独特的，我们期待在不久的将来进一步扩展我们的波长能力。
Gary Sousa, Sheaumann Laser, Inc.总裁兼首席技术官
Hermeticity
除了热管理，包装的密封性也给设计师带来了挑战。高水平的密封性是激光器寿命的本质。Telcordia的规格比激光器在太空中至少持续25年的要求低两个数量级。一种确保保持这些水平的方法涉及到一个创新的过程，将包装的鼻子密封在一起。
先进的程序被用来测试在这些水平上的细微和严重的泄漏包。由于激光模块要想在太空中茁壮成长需要尖端技术，传统的设计规则将需要被打破，设计将从头开始。拥有修改激光二极管设计和制造的能力，以及内部加工和封装的能力，是一个公司成功的关键组成部分。
致谢
由Sheaumann Marketing制作，材料最初由Adam Erli亚博网站下载ch，业务发展总监撰写。
资料来源及进一步阅读
这些信息来源于Sheaumann Laser, Inc.提供的材料。亚博网站下载
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