Yüksək güclü lazer tətbiqləri genişlənməyə davam etdikcə, lazer diod çubuqları lazer nasosu, sənaye emalı, tibbi avadanlıqlar və elmi tədqiqatlar kimi sahələrdə əvəzolunmaz hala gəlmişdir. Əla güc sıxlığı, modul miqyaslılığı və yüksək elektro-optik səmərəliliyi ilə bu cihazlar bir çox müasir lazer sistemlərinin əsasını təşkil edir. Bununla belə, lazer diod çubuğunun bir çox performans göstəriciləri arasında tez-tez nəzərdən qaçırılan, lakin olduqca vacib olan bir parametr var: divergensiya bucağı. Bu məqalədə lazer diod çubuqlarında divergensiya bucağının xüsusiyyətləri, fiziki mənşəyi və nəticələri və optik dizaynın onu necə effektiv şəkildə idarə edə biləcəyi araşdırılır.
1. Divergensiya Bucağı nədir?
Divergensiya bucağı lazer şüasının boş məkanda yayıldıqca 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: Çubuq səthinə perpendikulyar. Emissiya bölgəsi olduqca dardır (adətən 1-2 µm), bu da böyük divergensiya bucaqlarına, çox vaxt 30°–45° və ya daha çoxa gətirib çıxarır.
Yavaş Ox: Çubuğun uzunluğuna paralel. Emissiya bölgəsi daha genişdir (yüzlərlə mikron), bu da adətən 5°–15° ətrafında daha kiçik divergensiya bucaqlarına səbəb olur.
Bu asimmetrik divergensiya lazer diod çubuqlarını əhatə edən sistem inteqrasiyası üçün əsas dizayn problemidir.
2. Divergensiyanın Fiziki Mənşəyi
Divergensiya bucağı əsasən dalğaötürənin quruluşu və emissiya fasetinin ölçüsü ilə müəyyən edilir:
Sürətli oxda emissiya sahəsi olduqca kiçikdir. Difraksiya nəzəriyyəsinə görə, daha kiçik dəliklər daha böyük divergensiyaya səbəb olur.
Yavaş oxda şüa, çubuğun uzunluğu boyunca birdən çox emitter boyunca genişlənir və nəticədə daha kiçik bir ayrılma bucağı yaranır.
Nəticədə, lazer diod çubuqları sürətli oxda yüksək, yavaş oxda isə aşağı divergensiya nümayiş etdirir.
3. Divergensiya Bucağı Sistem Dizaynına Necə Təsir Edir
① Kollimasiya və şüa formalaşdırmasının yüksək qiyməti
Xam şüanın yüksək asimmetriyası səbəbindən FAC (Sürətli Oxlu Kollimasiya) və SAC (Yavaş Oxlu Kollimasiya) optiklərindən istifadə edilməlidir. Bu, sistemin mürəkkəbliyini artırır və yüksək quraşdırma dəqiqliyi və istilik sabitliyi tələb edir.
② Məhdud Fiber Birləşmə Səmərəliliyi
Lazer çubuqlarını çoxmodlu liflərə, optik sistemlərə və ya asferik linzalara birləşdirərkən, böyük sürətli ox divergensiyası şüanın "dağılmasına" səbəb ola bilər və bu da birləşmə səmərəliliyini azaldır. Divergensiya optik itkinin əsas mənbəyidir.
③ Modul Yığmasında Şüa Keyfiyyəti
Çoxçubuqlu yığılmış modullarda, zəif idarə olunan ayrılma qeyri-bərabər şüa üst-üstə düşməsinə və ya uzaq sahənin təhrifinə səbəb ola bilər ki, bu da fokus dəqiqliyinə və istilik paylanmasına təsir göstərir.
4. Lazer Diod Çubuqlarında Divergensiyanı Necə İdarə Etmək və Optimallaşdırmaq olar
Divergensiya əsasən cihaz strukturu ilə müəyyən edilsə də, optimallaşdırma üçün bir neçə sistem səviyyəli strategiyadan istifadə etmək olar:
①FAC linzalarının istifadəsi
Sürətli oxlu kollimasiya linzasının şüalanma fasetinə yaxın yerləşdirilməsi şüanı sıxır və sürətli oxdakı divergensiyanı azaldır - bu, əksər dizaynlarda vacibdir.
②Əlavə Formalaşdırma üçün SAC Linzaları
Yavaş ox divergensiyası daha kiçik olsa da, vahid çıxış əldə etmək üçün massivlərdə və ya xətt işıq mənbələrində formalaşdırma tələb olunur.
③Şüa Birləşməsi və Optik Formalaşdırma Dizaynı
Mikro linza massivlərindən, silindrik linzalardan və ya strukturlaşdırılmış optiklərdən istifadə çoxlu lazer şüalarının yüksək parlaqlıqlı, vahid çıxışa çevrilməsinə kömək edə bilər.
④Cihaz Səviyyəsində Dalğa Bələdçisi Optimallaşdırması
Aktiv təbəqənin qalınlığını, dalğaötürücü dizaynını və barmaqlıq strukturlarını tənzimləmək, çip səviyyəsindən sürətli ox fərqini daha da dəqiqləşdirə bilər.
5. Real Dünya Tətbiqlərində Divergensiya Nəzarəti
①Lazer Nasos Mənbələri
Yüksək güclü bərk hallı və ya lifli lazer sistemlərində lazer diod çubuqları nasos mənbələri kimi xidmət edir. Xüsusilə sürətli oxda divergensiyanı idarə etmək birləşmə səmərəliliyini və şüa fokuslanmasını artırır.
②Tibbi Cihazlar
Lazer terapiyası və epilyasiya kimi sistemlər üçün divergensiyanın idarə olunması daha vahid enerji çatdırılmasını və daha təhlükəsiz və effektiv müalicəni təmin edir.
③Sənaye Materiallarının Emalı
Lazer qaynaq və kəsmə işlərində optimallaşdırılmış divergensiya daha yüksək güc sıxlığına, daha yaxşı fokuslanmaya və daha dəqiq, səmərəli emal prosesinə kömək edir.
6. Nəticə
Lazer diod çubuğunun ayrılma bucağı mikromiqyaslı çip fizikasından makromiqyaslı optik sistemlərə keçid üçün vacib bir keçid nöqtəsidir.
Bu, həm şüa keyfiyyəti göstəricisi, həm də inteqrasiya üçün dizayn sərhədi kimi xidmət edir. Tətbiq tələbləri və sistem mürəkkəbliyi artmağa davam etdikcə, fərqliliyi anlamaq və idarə etmək, xüsusən də daha yüksək güc, parlaqlıq və etibarlılığa doğru irəliləmək üçün lazer istehsalçıları və inteqratorları üçün əsas səriştəyə çevrilir.
Yazı vaxtı: 14 iyul 2025