ความสม่ำเสมอของการกระจายอัตราขยายในโมดูลปั๊มไดโอด: กุญแจสำคัญสู่ความเสถียรของประสิทธิภาพ

ในเทคโนโลยีเลเซอร์สมัยใหม่ โมดูลปั๊มไดโอดได้กลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงปั๊มที่เหมาะสมสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตทและเลเซอร์ไฟเบอร์ เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือ และการออกแบบที่กะทัดรัด อย่างไรก็ตาม หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานและความเสถียรของระบบคือความสม่ำเสมอของการกระจายกำลังขยายภายในโมดูลปั๊ม

1. ความสม่ำเสมอของการกระจายอัตราขยายคืออะไร?

ในโมดูลปั๊มไดโอด เลเซอร์ไดโอดหลายแท่งจะถูกจัดเรียงเป็นแถว และแสงปั๊มจะถูกส่งเข้าไปในตัวกลางขยายสัญญาณ (เช่น เส้นใยเจือ Yb หรือผลึก Nd:YAG) ผ่านระบบออปติคอล หากการกระจายพลังงานของแสงปั๊มไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดการขยายสัญญาณที่ไม่สมมาตรในตัวกลาง ส่งผลให้เกิด:

①คุณภาพลำแสงเลเซอร์ลดลง

②ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานโดยรวมลดลง

③ความเครียดจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานของระบบที่ลดลง

④มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดความเสียหายต่อเลนส์ตาในระหว่างการใช้งาน

ดังนั้น การทำให้การกระจายแสงของปั๊มมีความสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นที่ จึงเป็นเป้าหมายทางเทคนิคที่สำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบและการผลิตโมดูลปั๊ม

2. สาเหตุทั่วไปของการกระจายกำไรที่ไม่สม่ำเสมอ

①ความแปรผันของกำลังการปล่อยชิป

ชิปไดโอดเลเซอร์โดยธรรมชาติจะมีกำลังไฟฟ้าที่ผันแปร หากไม่มีการคัดแยกหรือชดเชยอย่างเหมาะสม ความแตกต่างเหล่านี้อาจนำไปสู่ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาไม่สม่ำเสมอทั่วบริเวณเป้าหมาย

②ข้อผิดพลาดในระบบการจัดเรียงลำแสงและการโฟกัส

การจัดวางที่ไม่ถูกต้องหรือข้อบกพร่องในส่วนประกอบทางแสง (เช่น เลนส์ FAC/SAC, ชุดเลนส์ขนาดเล็ก, ตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์) อาจทำให้บางส่วนของลำแสงเบี่ยงเบนจากเป้าหมายที่ต้องการ ทำให้เกิดจุดสว่างจ้าหรือจุดอับแสง

③ผลกระทบจากความแตกต่างของอุณหภูมิ

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีความไวต่ออุณหภูมิสูง การออกแบบฮีทซิงค์ที่ไม่ดีหรือการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้ความยาวคลื่นเปลี่ยนแปลงไปในชิปแต่ละตัว ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเชื่อมต่อและความสม่ำเสมอของเอาต์พุต

④การออกแบบเอาต์พุตไฟเบอร์ที่ไม่เพียงพอ

ในโครงสร้างเอาต์พุตแบบไฟเบอร์หลายแกนหรือแบบรวมลำแสง การจัดเรียงแกนที่ไม่เหมาะสมอาจส่งผลให้การกระจายแสงปั๊มในตัวกลางขยายสัญญาณไม่สม่ำเสมอได้เช่นกัน

3. เทคนิคเพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของอัตราขยาย

①การคัดแยกชิปและการจับคู่กำลังไฟ

คัดกรองและจัดกลุ่มชิปไดโอดเลเซอร์อย่างแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจได้ว่ากำลังเอาต์พุตภายในแต่ละโมดูลมีความสม่ำเสมอ ลดความร้อนสูงเฉพาะจุดและจุดที่มีกำลังขยายสูงให้น้อยที่สุด

②การออกแบบทางแสงที่เหมาะสมที่สุด

ใช้เลนส์ที่ไม่สร้างภาพหรือเลนส์ปรับความสม่ำเสมอ (เช่น อาร์เรย์ไมโครเลนส์) เพื่อปรับปรุงการทับซ้อนของลำแสงและความแม่นยำในการโฟกัส ซึ่งจะช่วยปรับโปรไฟล์แสงปั๊มให้เรียบขึ้น

③การจัดการความร้อนขั้นสูง

ใช้วัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูง (เช่น CuW, เพชร CVD) และกลยุทธ์การควบคุมอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ เพื่อลดความผันผวนของอุณหภูมิระหว่างชิป และรักษาเสถียรภาพของผลลัพธ์

④การทำให้ความเข้มแสงสม่ำเสมอ

ติดตั้งตัวกระจายแสงหรือองค์ประกอบปรับรูปร่างลำแสงตามเส้นทางของแสงปั๊ม เพื่อให้ได้การกระจายแสงที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นภายในตัวกลางขยายแสง

4. คุณค่าเชิงปฏิบัติในการใช้งานจริง

ในระบบเลเซอร์ระดับไฮเอนด์-เช่น การประมวลผลทางอุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำสูง การกำหนดเป้าหมายด้วยเลเซอร์ทางการทหาร การรักษาทางการแพทย์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์-ความเสถียรและคุณภาพลำแสงของเลเซอร์ที่ได้นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง การกระจายตัวของกำลังขยายที่ไม่สม่ำเสมอส่งผลกระทบโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือและความแม่นยำของระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ต่อไปนี้:

①เลเซอร์พัลส์พลังงานสูง: ช่วยหลีกเลี่ยงการอิ่มตัวเฉพาะจุดหรือผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น

②เครื่องขยายสัญญาณเลเซอร์ไฟเบอร์: ช่วยลดการสะสมของ ASE (Amplified Spontaneous Emission)

③ระบบ LIDAR และระบบวัดระยะ: ช่วยเพิ่มความแม่นยำและความสม่ำเสมอในการวัด

④เลเซอร์ทางการแพทย์: ช่วยให้ควบคุมพลังงานได้อย่างแม่นยำระหว่างการรักษา

5. บทสรุป

ความสม่ำเสมอของการกระจายกำลังขยายอาจไม่ใช่พารามิเตอร์ที่เห็นได้ชัดที่สุดของโมดูลปั๊ม แต่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการจ่ายพลังงานให้กับระบบเลเซอร์ประสิทธิภาพสูงได้อย่างน่าเชื่อถือ เนื่องจากความต้องการด้านคุณภาพและความเสถียรของเลเซอร์ยังคงเพิ่มสูงขึ้น ผู้ผลิตโมดูลปั๊มจึงต้องคำนึงถึงเรื่องนี้ด้วย-การควบคุมความสม่ำเสมอ-ในฐานะกระบวนการหลัก-ปรับปรุงการคัดเลือกชิป การออกแบบโครงสร้าง และกลยุทธ์ด้านความร้อนอย่างต่อเนื่อง เพื่อส่งมอบแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่มีความน่าเชื่อถือและสม่ำเสมอมากยิ่งขึ้นสำหรับการใช้งานในขั้นตอนต่อไป

สนใจวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพความสม่ำเสมอของอัตราขยายในโมดูลปั๊มของเราหรือไม่? ติดต่อเราได้เลยวันนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชันและการสนับสนุนทางเทคนิคของเรา