ไดโอดแบบไฟเบอร์คัปเปิล: ความยาวคลื่นทั่วไปและการใช้งานเป็นแหล่งปั๊ม

ข้อกำหนดสำหรับแหล่งปั๊มของเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์โซลิดสเตต

เพื่อความเข้าใจอย่างละเอียดเกี่ยวกับข้อกำหนดของแหล่งจ่ายปั๊มสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์โซลิดสเตต จำเป็นต้องเจาะลึกถึงรายละเอียดเฉพาะเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเลเซอร์เหล่านี้และบทบาทของแหล่งจ่ายปั๊มในการทำงาน ในที่นี้ เราจะขยายความภาพรวมเบื้องต้นเพื่อครอบคลุมความซับซ้อนของกลไกการสูบ ประเภทของแหล่งจ่ายปั๊มที่ใช้ และผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์ การเลือกและการกำหนดค่าของแหล่งจ่ายปั๊มส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพ กำลังขับ และคุณภาพของลำแสงของเลเซอร์ การเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพ การจับคู่ความยาวคลื่น และการจัดการความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งานของเลเซอร์ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีไดโอดเลเซอร์ยังคงพัฒนาประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์โซลิดสเตตอย่างต่อเนื่อง ทำให้มีความอเนกประสงค์และคุ้มค่ามากขึ้นสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

- ข้อกำหนดแหล่งปั๊มเลเซอร์ไฟเบอร์

ไดโอดเลเซอร์เป็นแหล่งจ่ายปั๊ม:เลเซอร์ไฟเบอร์ส่วนใหญ่ใช้เลเซอร์ไดโอดเป็นแหล่งจ่ายพลังงานหลัก เนื่องจากประสิทธิภาพ ขนาดกะทัดรัด และความสามารถในการผลิตแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะเจาะจงซึ่งตรงกับสเปกตรัมการดูดกลืนของเส้นใยที่ถูกเจือปน การเลือกความยาวคลื่นของเลเซอร์ไดโอดจึงเป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่น สารเจือปนทั่วไปในเลเซอร์ไฟเบอร์คืออิตเทอร์เบียม (Yb) ซึ่งมีพีคการดูดกลืนที่เหมาะสมที่สุดที่ประมาณ 976 นาโนเมตร ดังนั้น ไดโอดเลเซอร์ที่ปล่อยแสงที่ความยาวคลื่นใกล้เคียงหรือใกล้เคียงจึงเป็นที่นิยมใช้ในการปั๊มเลเซอร์ไฟเบอร์ที่ถูกเจือปน Yb

การออกแบบเส้นใยหุ้มสองชั้น:เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับแสงจากไดโอดเลเซอร์แบบปั๊ม เลเซอร์ไฟเบอร์มักใช้การออกแบบไฟเบอร์แบบหุ้มสองชั้น แกนในถูกเจือด้วยตัวกลางเลเซอร์ที่ทำงานอยู่ (เช่น Yb) ในขณะที่ชั้นหุ้มด้านนอกที่มีขนาดใหญ่กว่าจะนำทางแสงของปั๊ม แกนกลางจะดูดซับแสงจากปั๊มและสร้างปฏิกิริยาของเลเซอร์ ในขณะที่ชั้นหุ้มช่วยให้แสงจากปั๊มมีปริมาณมากขึ้นทำปฏิกิริยากับแกนกลาง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

การจับคู่ความยาวคลื่นและประสิทธิภาพการเชื่อมต่อการสูบน้ำที่มีประสิทธิภาพไม่เพียงแต่ต้องเลือกไดโอดเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังต้องเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อระหว่างไดโอดและเส้นใยแก้วให้เหมาะสมด้วย ซึ่งต้องอาศัยการจัดวางตำแหน่งอย่างระมัดระวังและการใช้ส่วนประกอบทางแสง เช่น เลนส์และตัวต่อ เพื่อให้แน่ใจว่าแสงจากปั๊มจะถูกฉีดเข้าไปในแกนหรือวัสดุหุ้มเส้นใยแก้วได้มากที่สุด

-เลเซอร์โซลิดสเตตข้อกำหนดแหล่งปั๊ม

การสูบน้ำด้วยแสง:นอกจากเลเซอร์ไดโอดแล้ว เลเซอร์โซลิดสเตต (รวมถึงเลเซอร์แบบเทกอง เช่น Nd:YAG) สามารถสูบแสงด้วยหลอดแฟลชหรือหลอดอาร์กได้ หลอดเหล่านี้จะปล่อยแสงในสเปกตรัมกว้าง ซึ่งบางส่วนจะสอดคล้องกับแถบดูดกลืนของตัวกลางเลเซอร์ แม้ว่าวิธีนี้จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการสูบแสงด้วยไดโอดเลเซอร์ แต่สามารถให้พลังงานพัลส์สูงมาก จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการกำลังสูงสุดสูง

การกำหนดค่าแหล่งปั๊ม:การกำหนดค่าของแหล่งปั๊มในเลเซอร์โซลิดสเตตอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการทำงานของเลเซอร์ การปั๊มปลาย (End-pumping) และการปั๊มด้านข้าง (Side-pumping) เป็นการกำหนดค่าทั่วไป การปั๊มปลาย (End-pumping) ซึ่งแสงของปั๊มจะส่องไปตามแกนแสงของตัวกลางเลเซอร์ ช่วยให้แสงของปั๊มและโหมดเลเซอร์ซ้อนทับกันได้ดีขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานสูงขึ้น การปั๊มด้านข้าง (Side-pumping) แม้ว่าอาจมีประสิทธิภาพน้อยกว่า แต่ก็ง่ายกว่า และสามารถให้พลังงานโดยรวมที่สูงกว่าสำหรับแท่งหรือแผ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

การจัดการความร้อน:ทั้งเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์โซลิดสเตตจำเป็นต้องมีการจัดการความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อจัดการกับความร้อนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดของปั๊ม ในเลเซอร์ไฟเบอร์ พื้นที่ผิวที่ขยายของไฟเบอร์จะช่วยในการกระจายความร้อน ในเลเซอร์โซลิดสเตต ระบบระบายความร้อน (เช่น ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาเสถียรภาพการทำงานและป้องกันการเกิดเลนส์ความร้อนหรือความเสียหายต่อตัวกลางเลเซอร์