ความสม่ำเสมอของการกระจายค่าเกนในโมดูลปั๊มไดโอด: กุญแจสำคัญสู่เสถียรภาพด้านประสิทธิภาพ

ในเทคโนโลยีเลเซอร์สมัยใหม่ โมดูลปั๊มไดโอดได้กลายเป็นแหล่งปั๊มที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตตและไฟเบอร์ เนื่องจากประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือ และการออกแบบที่กะทัดรัด อย่างไรก็ตาม หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพเอาต์พุตและเสถียรภาพของระบบคือความสม่ำเสมอของการกระจายอัตราขยายภายในโมดูลปั๊ม

1. Gain Distribution Uniformity คืออะไร?

ในโมดูลปั๊มไดโอด แท่งไดโอดเลเซอร์หลายแท่งจะถูกจัดเรียงเป็นแถวเรียงกัน และแสงปั๊มจะถูกส่งผ่านระบบออปติคัลไปยังตัวกลางที่รับค่าเกน (เช่น ไฟเบอร์ที่โดป Yb หรือผลึก Nd:YAG) หากการกระจายกำลังของแสงปั๊มไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดค่าเกนที่ไม่สมมาตรในตัวกลาง ส่งผลให้เกิด:

①คุณภาพลำแสงเลเซอร์ที่ลดลง

②ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานโดยรวมลดลง

③ความเครียดจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานของระบบลดลง

④มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดความเสียหายทางแสงระหว่างการใช้งาน

ดังนั้น การบรรลุความสม่ำเสมอเชิงพื้นที่ในการกระจายแสงของปั๊มจึงเป็นวัตถุประสงค์ทางเทคนิคที่สำคัญในการออกแบบและการผลิตโมดูลปั๊ม

2. สาเหตุทั่วไปของการกระจายกำไรที่ไม่สม่ำเสมอ

①การเปลี่ยนแปลงในพลังงานการปล่อยชิป

ชิปเลเซอร์ไดโอดแสดงค่าความแปรผันของกำลังไฟฟ้าโดยธรรมชาติ หากไม่มีการจัดเรียงหรือการชดเชยที่เหมาะสม ความแตกต่างเหล่านี้อาจนำไปสู่ความเข้มของปั๊มที่ไม่สม่ำเสมอในพื้นที่เป้าหมาย

②ข้อผิดพลาดในระบบการปรับโฟกัสและการโฟกัส

การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องหรือข้อบกพร่องในส่วนประกอบออปติก (เช่น เลนส์ FAC/SAC, อาร์เรย์ไมโครเลนส์, คัปเปลอร์ไฟเบอร์) อาจทำให้ส่วนหนึ่งของลำแสงเบี่ยงเบนไปจากเป้าหมายที่ต้องการ ทำให้เกิดจุดร้อนหรือโซนที่ตายแล้ว

③ผลกระทบจากการไล่ระดับความร้อน

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีความไวต่ออุณหภูมิสูง การออกแบบฮีตซิงก์ที่ไม่ดีหรือการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้เกิดการดริฟต์ของความยาวคลื่นระหว่างชิปที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการเชื่อมต่อและความสม่ำเสมอของเอาต์พุต

④การออกแบบเอาต์พุตไฟเบอร์ไม่เพียงพอ

ในโครงสร้างเอาต์พุตของไฟเบอร์หรือการรวมลำแสงแบบมัลติคอร์ การจัดวางแกนกลางที่ไม่เหมาะสมอาจส่งผลให้การกระจายแสงของปั๊มในตัวกลางค่าเกนไม่สม่ำเสมอได้เช่นกัน

3. เทคนิคในการปรับปรุงความสม่ำเสมอของค่าเกน

①การเรียงลำดับชิปและการจับคู่พลังงาน

คัดกรองและจัดกลุ่มชิปไดโอดเลเซอร์อย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ามีกำลังเอาต์พุตสม่ำเสมอภายในแต่ละโมดูล ลดการเกิดความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่และจุดร้อน

②การออกแบบออปติคอลที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม

ใช้เลนส์ที่ไม่สร้างภาพหรือเลนส์ที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น อาร์เรย์ไมโครเลนส์) เพื่อปรับปรุงการทับซ้อนของลำแสงและความแม่นยำในการโฟกัส จึงทำให้โปรไฟล์แสงของปั๊มแบนราบลง

③การจัดการความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง

ใช้วัสดุที่มีการนำความร้อนสูง (เช่น CuW, เพชร CVD) และกลยุทธ์ควบคุมอุณหภูมิที่สม่ำเสมอเพื่อลดความผันผวนของอุณหภูมิระหว่างชิปและรักษาเอาต์พุตที่เสถียร

④การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยความเข้มแสง

รวมตัวกระจายแสงหรือองค์ประกอบการสร้างลำแสงตามเส้นทางแสงของปั๊มเพื่อให้เกิดการกระจายแสงในเชิงพื้นที่ที่สม่ำเสมอมากขึ้นภายในตัวกลางที่ได้รับค่าเกน

4. มูลค่าเชิงปฏิบัติในการใช้งานจริง

ในระบบเลเซอร์ระดับไฮเอนด์-เช่น การประมวลผลอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำ การกำหนดเลเซอร์ทางทหาร การรักษาทางการแพทย์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์-ความเสถียรและคุณภาพของลำแสงเลเซอร์เป็นสิ่งสำคัญที่สุด การกระจายเกนที่ไม่สม่ำเสมอส่งผลกระทบโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือและความแม่นยำของระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ต่อไปนี้:

①เลเซอร์พัลส์พลังงานสูง: หลีกเลี่ยงความอิ่มตัวในพื้นที่หรือผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น

②เครื่องขยายสัญญาณเลเซอร์ไฟเบอร์: ยับยั้งการสะสมของ ASE (การขยายสัญญาณโดยธรรมชาติ)

③ระบบ LIDAR และการวัดระยะ: ปรับปรุงความแม่นยำในการวัดและความสามารถในการทำซ้ำ

④เลเซอร์ทางการแพทย์: รับประกันการควบคุมพลังงานที่แม่นยำระหว่างการรักษา

5. บทสรุป

ความสม่ำเสมอของการกระจายเกนอาจไม่ใช่พารามิเตอร์ที่เห็นได้ชัดที่สุดของโมดูลปั๊ม แต่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการจ่ายพลังงานให้กับระบบเลเซอร์ประสิทธิภาพสูงได้อย่างน่าเชื่อถือ เนื่องจากความต้องการด้านคุณภาพและเสถียรภาพของเลเซอร์ยังคงเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ผู้ผลิตโมดูลปั๊มจึงต้อง-การควบคุมความสม่ำเสมอ-เป็นกระบวนการหลัก-ปรับปรุงการเลือกชิป การออกแบบโครงสร้าง และกลยุทธ์ด้านความร้อนอย่างต่อเนื่อง เพื่อส่งมอบแหล่งเลเซอร์ที่เชื่อถือได้และสม่ำเสมอมากขึ้นให้กับแอปพลิเคชันปลายทาง

สนใจที่จะรู้ว่าเราจะปรับปรุงความสม่ำเสมอของค่าเกนในโมดูลปั๊มของเราอย่างไร ติดต่อเราวันนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชันและการสนับสนุนทางเทคนิคของเรา