Yüksək güclü lazer tətbiqləri genişlənməyə davam etdikcə, lazer diod çubuqları lazer nasosu, sənaye emal, tibbi avadanlıq və elmi tədqiqat kimi sahələrdə əvəzolunmaz hala gəldi. Mükəmməl güc sıxlığı, modul miqyaslılığı və yüksək elektro-optik səmərəliliyi ilə bu cihazlar bir çox müasir lazer sistemlərinin əsasını təşkil edir. Bununla belə, bir lazer diod çubuğunun bir çox performans göstəriciləri arasında bir parametr çox vaxt diqqətdən kənarda qalır, lakin çox vacibdir: divergensiya bucağı. Bu məqalə lazer diod çubuqlarında divergensiya bucağının xüsusiyyətlərini, fiziki mənşəyini və nəticələrini və optik dizaynın onu necə effektiv idarə edə biləcəyini araşdırır.
1. Divergensiya bucağı nədir?
Divergensiya bucağı lazer şüasının boş məkanda yayılarkən necə yayıldığını təsvir edir. Bu şüanın emissiya fasetindən nə dərəcədə genişləndiyini göstərir. Lazer diod çubuqlarında divergensiya bucağı iki əsas istiqamətdə güclü asimmetriya nümayiş etdirir:
Sürətli Ox: Çubuğun səthinə perpendikulyar. Emissiya bölgəsi son dərəcə dardır (adətən 1-2 µm), böyük fərq bucaqlarına gətirib çıxarır, çox vaxt 30°–45° və ya daha çox.
Yavaş ox: çubuğun uzunluğuna paralel. Emissiya bölgəsi daha genişdir (yüzlərlə mikron), nəticədə daha kiçik divergensiya bucaqları, adətən 5°-15° ətrafında olur.
Bu asimmetrik divergensiya lazer diod çubuqlarını əhatə edən sistem inteqrasiyası üçün əsas dizayn problemidir.
2. Divergensiyanın fiziki mənşəyi
Divergensiya bucağı ilk növbədə dalğa ötürücü strukturu və emissiya fasetinin ölçüsü ilə müəyyən edilir:
Sürətli oxda emissiya sahəsi olduqca kiçikdir. Difraksiya nəzəriyyəsinə görə, kiçik diametrlər daha böyük fərqlə nəticələnir.
Yavaş oxda, şüa çoxlu emitentlər boyunca çubuğun uzunluğu boyunca genişlənir və nəticədə daha kiçik bir fərq bucağı yaranır.
Nəticədə, lazer diod çubuqları təbii olaraq sürətli oxda yüksək divergensiya və yavaş oxda aşağı divergensiya nümayiş etdirir.
3. Divergensiya bucağı sistem dizaynına necə təsir edir
① Kollimasiya və Şüa Formalaşdırmanın Yüksək Xərcləri
Xam şüanın yüksək asimmetriyasına görə FAC (Fast Axis Collimation) və SAC (Slow Axis Collimation) optiklərindən istifadə edilməlidir. Bu, sistemin mürəkkəbliyini artırır və yüksək quraşdırma dəqiqliyi və istilik sabitliyi tələb edir.
② Məhdud Lif Birləşdirmə Effektivliyi
Lazer çubuqlarını çox rejimli liflərə, optik sistemlərə və ya asferik linzalara birləşdirərkən, sürətli oxun böyük fərqi şüanın “sıçramasına” gətirib çıxara bilər və bu, birləşmənin səmərəliliyini azaldır. Divergensiya optik itkilərin əsas mənbəyidir.
③ Modul yığmasında şüa keyfiyyəti
Çox çubuqlu yığılmış modullarda zəif idarə olunan divergensiya qeyri-bərabər şüa üst-üstə düşməsinə və ya uzaq sahədə təhrifə səbəb ola bilər ki, bu da fokuslanma dəqiqliyinə və istilik paylanmasına təsir göstərir.
4. Lazer Diod Barlarında Divergensiyanı Necə Nəzarət Etmək və Optimallaşdırmaq
Divergensiya əsasən cihazın strukturu ilə müəyyən edilsə də, optimallaşdırma üçün bir neçə sistem səviyyəsində strategiya istifadə edilə bilər:
①FAC linzalarının istifadəsi
Sürətli oxlu kolimasiya lensinin emissiya fasetinə yaxın yerləşdirilməsi şüanı sıxır və sürətli oxda fərqi azaldır – bu, əksər dizaynlarda vacibdir.
②Əlavə formalaşdırma üçün SAC linzaları
Yavaş oxun fərqi daha kiçik olsa da, vahid çıxış əldə etmək üçün massivlərdə və ya xətt işıq mənbələrində hələ də formalaşdırma tələb olunur.
③Şüaların Birləşdirilməsi və Optik Formalaşdırma Dizaynı
Mikro-linza massivlərindən, silindrik linzalardan və ya strukturlaşdırılmış optikadan istifadə çoxlu lazer şüalarını yüksək parlaqlıqlı, vahid çıxışa çevirməyə kömək edə bilər.
④Cihaz səviyyəsində dalğa bələdçisinin optimallaşdırılması
Aktiv təbəqənin qalınlığının, dalğa bələdçisinin dizaynının və ızgara strukturlarının tənzimlənməsi çip səviyyəsindən sürətli oxun fərqini daha da dəqiqləşdirə bilər.
5. Real Dünya Tətbiqlərində Divergensiyaya Nəzarət
①Lazer nasos mənbələri
Yüksək güclü bərk hallı və ya lifli lazer sistemlərində lazer diod çubuqları nasos mənbəyi kimi xidmət edir. Divergensiyaya nəzarət - xüsusən də sürətli oxda - birləşmənin səmərəliliyini və şüa fokusunu yaxşılaşdırır.
②Tibbi Cihazlar
Lazer terapiyası və epilyasiya kimi sistemlər üçün fərqliliyin idarə edilməsi daha vahid enerji çatdırılmasını və daha təhlükəsiz, daha effektiv müalicəni təmin edir.
③Sənaye material emalı
Lazer qaynaq və kəsmədə optimallaşdırılmış divergensiya daha yüksək güc sıxlığına, daha yaxşı fokuslanmaya və daha dəqiq, səmərəli emal etməyə kömək edir.
6. Nəticə
Lazer diod çubuğunun divergensiya bucağı mikro miqyaslı çip fizikasından makromiqyaslı optik sistemlərə qədər mühüm keçid nöqtəsidir.
O, həm şüa keyfiyyət göstəricisi, həm də inteqrasiya üçün dizayn sərhədi kimi xidmət edir. Tətbiq tələbləri və sistem mürəkkəbliyi artmaqda davam etdikcə, fərqi başa düşmək və nəzarət etmək lazer istehsalçıları və inteqratorlar üçün, xüsusən də daha yüksək gücə, parlaqlığa və etibarlılığa doğru irəliləmək üçün əsas səriştəyə çevrilir.
Göndərmə vaxtı: 14 iyul 2025-ci il