Mūsdienu lāzertehnoloģijās diožu sūknēšanas moduļi ir kļuvuši par ideālu sūknēšanas avotu cietvielu un šķiedru lāzeriem, pateicoties to augstajai efektivitātei, uzticamībai un kompaktajam dizainam. Tomēr viens no kritiskajiem faktoriem, kas ietekmē to izejas veiktspēju un sistēmas stabilitāti, ir pastiprinājuma sadalījuma vienmērīgums sūknēšanas modulī.
1. Kas ir pastiprinājuma sadalījuma vienmērīgums?
Diožu sūknēšanas moduļos vairākas lāzerdiožu joslas ir izvietotas masīvā, un to sūknēšanas gaisma tiek piegādāta pastiprināšanas vidē (piemēram, ar Yb leģētu šķiedru vai Nd:YAG kristālu) caur optisko sistēmu. Ja sūknēšanas gaismas jaudas sadalījums ir nevienmērīgs, tas rada asimetrisku pastiprinājumu vidē, kā rezultātā:
①Lāzera stara kvalitātes pasliktināšanās
②Samazināta kopējā enerģijas pārveidošanas efektivitāte
③Paaugstināta termiskā slodze un samazināts sistēmas kalpošanas laiks
④Lielāks optisko bojājumu risks darbības laikā
Tāpēc sūkņa gaismas sadalījuma telpiskās vienmērības sasniegšana ir izšķirošs tehniskais mērķis sūkņa moduļa projektēšanā un ražošanā.
2. Biežākie nevienmērīga pastiprinājuma sadalījuma cēloņi
①Čipa emisijas jaudas variācijas
Lāzerdiožu mikroshēmām raksturīgi jaudas svārstības. Bez pienācīgas šķirošanas vai kompensācijas šīs atšķirības var izraisīt nevienmērīgu sūknēšanas intensitāti visā mērķa zonā.
②Kļūdas kolimācijas un fokusēšanas sistēmās
Optisko komponentu (piemēram, FAC/SAC lēcu, mikrolēcu masīvu, šķiedru savienotāju) nepareiza novietošana vai defekti var izraisīt staru kūļa daļu novirzi no paredzētā mērķa, radot karstos punktus jeb mirušās zonas.
③Termiskā gradienta efekti
Pusvadītāju lāzeri ir ļoti jutīgi pret temperatūru. Slikta radiatora konstrukcija vai nevienmērīga dzesēšana var izraisīt viļņu garuma nobīdi starp dažādām mikroshēmām, ietekmējot savienojuma efektivitāti un izejas vienmērību.
④Nepietiekama šķiedru izvades konstrukcija
Daudzkodolu šķiedru vai staru kūļu apvienošanas izejas struktūrās nepareizs kodolu izkārtojums var izraisīt arī nevienmērīgu sūkņa gaismas sadalījumu pastiprināšanas vidē.
3. Metodes pastiprinājuma vienmērīguma uzlabošanai
①Čipu šķirošana un jaudas saskaņošana
Precīzi atsijājiet un grupējiet lāzerdiožu mikroshēmas, lai nodrošinātu vienmērīgu izejas jaudu katrā modulī, samazinot lokalizētu pārkaršanu un pastiprinājuma karstās zonas.
②Optimizēts optiskais dizains
Izmantojiet attēlveidošanas optiku vai homogenizējošas lēcas (piemēram, mikrolēcu masīvus), lai uzlabotu staru kūļa pārklāšanos un fokusēšanas precizitāti, tādējādi saplacinot sūkņa gaismas profilu.
③Uzlabota termiskā pārvaldība
Izmantojiet materiālus ar augstu siltumvadītspēju (piemēram, CuW, CVD dimantu) un vienotas temperatūras kontroles stratēģijas, lai samazinātu temperatūras svārstības starp mikroshēmām un uzturētu stabilu jaudu.
④Gaismas intensitātes homogenizācija
Lai panāktu vienmērīgāku gaismas telpisko sadalījumu pastiprināšanas vidē, gar sūknēšanas gaismas ceļu iekļaujiet difuzorus vai staru kūļa veidošanas elementus.
4. Praktiskā vērtība reālās pasaules pielietojumos
Augstas klases lāzersistēmās—piemēram, precīza rūpnieciskā apstrāde, militārā lāzeru apzīmēšana, medicīniskā ārstēšana un zinātniskā pētniecība—Lāzera stara stabilitāte un kvalitāte ir ārkārtīgi svarīga. Nevienmērīgs pastiprinājuma sadalījums tieši ietekmē sistēmas uzticamību un precizitāti, jo īpaši šādos gadījumos:
①Augstas enerģijas impulsa lāzeri: Novērš lokālu piesātinājumu vai nelineārus efektus
②Šķiedru lāzera pastiprinātāji: Nomāc ASE (pastiprinātas spontānas emisijas) uzkrāšanos
③LIDAR un tālmēru sistēmas: uzlabo mērījumu precizitāti un atkārtojamību
④Medicīniskie lāzeri: Nodrošina precīzu enerģijas kontroli procedūru laikā
5. Secinājums
Pastiprinājuma sadalījuma vienmērīgums, iespējams, nav sūkņa moduļa visredzamākais parametrs, taču tas ir būtisks augstas veiktspējas lāzersistēmu uzticamai darbināšanai. Tā kā prasības attiecībā uz lāzera kvalitāti un stabilitāti turpina pieaugt, sūkņa moduļu ražotājiem ir jāņem vērā“vienveidības kontrole"kā pamatprocess—pastāvīgi pilnveidojot mikroshēmu izvēli, konstrukcijas dizainu un termiskās stratēģijas, lai nodrošinātu uzticamākus un konsekventākus lāzera avotus lejupējām lietojumprogrammām.
Vai vēlaties uzzināt, kā mēs optimizējam pastiprinājuma vienmērīgumu mūsu sūkņu moduļos? Sazinieties ar mums jau šodien, lai uzzinātu vairāk par mūsu risinājumiem un tehnisko atbalstu.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 20. augusts