ไดโอดแบบต่อผ่านใยแก้วนำแสง: ความยาวคลื่นทั่วไปและการใช้งานเป็นแหล่งกำเนิดแสงปั๊ม

ข้อกำหนดสำหรับแหล่งกำเนิดแสงปั๊มของเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์โซลิดสเตท

เพื่อให้เข้าใจอย่างละเอียดเกี่ยวกับข้อกำหนดของแหล่งกำเนิดแสงสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์โซลิดสเตท จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเจาะลึกถึงรายละเอียดการทำงานของเลเซอร์เหล่านี้และบทบาทของแหล่งกำเนิดแสงในการทำงานของมัน ในที่นี้ เราจะขยายความจากภาพรวมเบื้องต้นเพื่อครอบคลุมความซับซ้อนของกลไกการปั๊ม ประเภทของแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ และผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์ การเลือกและการกำหนดค่าของแหล่งกำเนิดแสงส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพ กำลังเอาต์พุต และคุณภาพลำแสงของเลเซอร์ การเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพ การจับคู่ความยาวคลื่น และการจัดการความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งานของเลเซอร์ ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีไดโอดเลเซอร์ยังคงปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของทั้งเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์โซลิดสเตท ทำให้เลเซอร์เหล่านี้มีความหลากหลายและคุ้มค่ามากขึ้นสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

- ข้อกำหนดแหล่งกำเนิดแสงปั๊มสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์

ไดโอดเลเซอร์แหล่งจ่ายน้ำ:เลเซอร์ไฟเบอร์ส่วนใหญ่ใช้เลเซอร์ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง ขนาดกะทัดรัด และสามารถสร้างแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะที่ตรงกับสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของไฟเบอร์ที่เจือด้วยสารเจือปน การเลือกความยาวคลื่นของเลเซอร์ไดโอดมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น สารเจือปนทั่วไปในเลเซอร์ไฟเบอร์คือ อิตเทอร์เบียม (Yb) ซึ่งมีจุดดูดกลืนแสงที่เหมาะสมที่สุดอยู่ที่ประมาณ 976 นาโนเมตร ดังนั้น เลเซอร์ไดโอดที่ปล่อยแสงที่ความยาวคลื่นนี้หรือใกล้เคียงจึงเป็นที่นิยมใช้ในการกระตุ้นเลเซอร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วย Yb

การออกแบบเส้นใยสองชั้น:เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับแสงจากไดโอดเลเซอร์ปั๊ม เลเซอร์ไฟเบอร์มักใช้การออกแบบไฟเบอร์แบบสองชั้น โดยแกนกลางด้านในจะเจือด้วยตัวกลางเลเซอร์ที่ใช้งาน (เช่น Yb) ในขณะที่ชั้นหุ้มด้านนอกที่ใหญ่กว่าจะนำทางแสงปั๊ม แกนกลางจะดูดซับแสงปั๊มและสร้างการทำงานของเลเซอร์ ในขณะที่ชั้นหุ้มจะช่วยให้แสงปั๊มมีปฏิสัมพันธ์กับแกนกลางได้มากขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพการจับคู่ความยาวคลื่นและการเชื่อมต่อการปั๊มแสงเลเซอร์อย่างมีประสิทธิภาพนั้น ไม่เพียงแต่ต้องเลือกไดโอดเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังต้องเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อระหว่างไดโอดกับใยแก้วนำแสงด้วย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจัดตำแหน่งอย่างระมัดระวังและการใช้ส่วนประกอบทางแสง เช่น เลนส์และตัวเชื่อมต่อ เพื่อให้แน่ใจว่าแสงปั๊มสูงสุดถูกส่งเข้าไปในแกนหรือปลอกหุ้มของใยแก้วนำแสง

-เลเซอร์โซลิดสเตทข้อกำหนดแหล่งจ่ายปั๊ม

การปั๊มแสง:นอกจากไดโอดเลเซอร์แล้ว เลเซอร์โซลิดสเตท (รวมถึงเลเซอร์ขนาดใหญ่ เช่น Nd:YAG) ยังสามารถกระตุ้นด้วยแสงจากหลอดไฟแฟลชหรือหลอดไฟอาร์คได้ หลอดไฟเหล่านี้ปล่อยแสงที่มีสเปกตรัมกว้าง ซึ่งบางส่วนตรงกับแถบการดูดกลืนแสงของตัวกลางเลเซอร์ แม้ว่าวิธีนี้จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการกระตุ้นด้วยไดโอดเลเซอร์ แต่ก็สามารถให้พลังงานพัลส์สูงมาก ทำให้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการกำลังสูงสุดสูง

การกำหนดค่าแหล่งจ่ายปั๊ม:การจัดวางแหล่งกำเนิดแสงปั๊มในเลเซอร์โซลิดสเตทสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์ได้ การปั๊มจากด้านปลายและการปั๊มจากด้านข้างเป็นรูปแบบที่พบได้ทั่วไป การปั๊มจากด้านปลาย ซึ่งแสงปั๊มถูกส่งไปตามแกนแสงของตัวกลางเลเซอร์ จะให้การทับซ้อนที่ดีกว่าระหว่างแสงปั๊มและโหมดเลเซอร์ ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ส่วนการปั๊มจากด้านข้าง แม้ว่าอาจมีประสิทธิภาพน้อยกว่า แต่ก็ง่ายกว่าและสามารถให้พลังงานโดยรวมที่สูงกว่าสำหรับแท่งหรือแผ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

การจัดการความร้อน:ทั้งเลเซอร์แบบไฟเบอร์และเลเซอร์แบบโซลิดสเตทต่างก็ต้องการการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพเพื่อรับมือกับความร้อนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดแสง ในเลเซอร์แบบไฟเบอร์ พื้นที่ผิวที่กว้างขวางของไฟเบอร์ช่วยในการระบายความร้อน ในเลเซอร์แบบโซลิดสเตท ระบบระบายความร้อน (เช่น การระบายความร้อนด้วยน้ำ) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาการทำงานที่เสถียรและป้องกันการเกิดเลนส์ความร้อนหรือความเสียหายต่อตัวกลางเลเซอร์