Στη σύγχρονη τεχνολογία λέιζερ, οι μονάδες άντλησης διόδων έχουν γίνει η ιδανική πηγή άντλησης για λέιζερ στερεάς κατάστασης και οπτικών ινών λόγω της υψηλής απόδοσης, της αξιοπιστίας και του συμπαγούς σχεδιασμού τους. Ωστόσο, ένας από τους κρίσιμους παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση εξόδου τους και τη σταθερότητα του συστήματος είναι η ομοιομορφία της κατανομής κέρδους εντός της μονάδας άντλησης.
1. Τι είναι η ομοιομορφία κατανομής κέρδους;
Στις μονάδες άντλησης διόδων, πολλαπλές ράβδοι διόδου λέιζερ είναι διατεταγμένες σε μια συστοιχία και το φως άντλησης τους διοχετεύεται στο μέσο κέρδους (όπως ίνα με πρόσμιξη Yb ή κρύσταλλο Nd:YAG) μέσω ενός οπτικού συστήματος. Εάν η κατανομή ισχύος του φωτός άντλησης είναι ανομοιόμορφη, οδηγεί σε ασύμμετρο κέρδος στο μέσο, με αποτέλεσμα:
①Υποβαθμισμένη ποιότητα δέσμης της εξόδου λέιζερ
②Μειωμένη συνολική απόδοση μετατροπής ενέργειας
③Αυξημένη θερμική καταπόνηση και μειωμένη διάρκεια ζωής του συστήματος
④Υψηλότερος κίνδυνος οπτικής βλάβης κατά τη λειτουργία
Επομένως, η επίτευξη χωρικής ομοιομορφίας στην κατανομή φωτός της αντλίας αποτελεί κρίσιμο τεχνικό στόχο στο σχεδιασμό και την κατασκευή μονάδων αντλίας.
2. Συνήθεις αιτίες μη ομοιόμορφης κατανομής κέρδους
①Διακυμάνσεις στην ισχύ εκπομπής τσιπ
Τα τσιπ διόδων λέιζερ παρουσιάζουν εγγενώς διακυμάνσεις ισχύος. Χωρίς σωστή ταξινόμηση ή αντιστάθμιση, αυτές οι διαφορές μπορούν να οδηγήσουν σε ασυνεπή ένταση άντλησης σε όλη την περιοχή-στόχο.
②Σφάλματα σε συστήματα ευθυγράμμισης και εστίασης
Οι κακές ευθυγραμμίσεις ή τα ελαττώματα στα οπτικά εξαρτήματα (π.χ. φακοί FAC/SAC, συστοιχίες μικροφακών, ζεύκτες οπτικών ινών) μπορούν να προκαλέσουν απόκλιση τμημάτων της δέσμης από τον επιδιωκόμενο στόχο, δημιουργώντας θερμά σημεία ή νεκρές ζώνες.
③Εφέ θερμικής διαβάθμισης
Τα ημιαγωγικά λέιζερ είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στη θερμοκρασία. Ο κακός σχεδιασμός της ψύκτρας ή η ανομοιόμορφη ψύξη μπορούν να προκαλέσουν μετατόπιση μήκους κύματος μεταξύ διαφορετικών τσιπ, επηρεάζοντας την απόδοση σύζευξης και τη συνέπεια της εξόδου.
④Ανεπαρκής σχεδιασμός εξόδου οπτικών ινών
Σε δομές εξόδου πολλαπλών πυρήνων οπτικών ινών ή συνδυασμού δέσμης, η ακατάλληλη διάταξη του πυρήνα μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μη ομοιόμορφη κατανομή φωτός αντλίας στο μέσο κέρδους.
3. Τεχνικές για τη βελτίωση της ομοιομορφίας του κέρδους
①Ταξινόμηση τσιπ και αντιστοίχιση ισχύος
Ακριβής κοσκίνισμα και ομαδοποίηση τσιπ διόδων λέιζερ για να διασφαλιστεί η σταθερή ισχύς εξόδου σε κάθε μονάδα, ελαχιστοποιώντας την τοπική υπερθέρμανση και τα θερμά σημεία κέρδους.
②Βελτιστοποιημένος οπτικός σχεδιασμός
Χρησιμοποιήστε μη απεικονιστικά οπτικά ή ομογενοποιητικούς φακούς (π.χ., συστοιχίες μικροφακών) για να βελτιώσετε την επικάλυψη της δέσμης και την ακρίβεια εστίασης, ισοπεδώνοντας έτσι το προφίλ φωτός άντλησης.
③Βελτιωμένη Θερμική Διαχείριση
Χρησιμοποιήστε υλικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας (π.χ. CuW, διαμάντι CVD) και ομοιόμορφες στρατηγικές ελέγχου θερμοκρασίας για να μειώσετε τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας από τσιπ σε τσιπ και να διατηρήσετε σταθερή την απόδοση.
④Ομογενοποίηση Έντασης Φωτός
Ενσωματώστε διαχυτές ή στοιχεία διαμόρφωσης δέσμης κατά μήκος της φωτεινής διαδρομής της αντλίας για να επιτύχετε μια πιο ομοιόμορφη χωρική κατανομή του φωτός εντός του μέσου κέρδους.
4. Πρακτική αξία σε εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο
Σε συστήματα λέιζερ υψηλής τεχνολογίας—όπως η βιομηχανική επεξεργασία ακριβείας, ο στρατιωτικός χαρακτηρισμός λέιζερ, η ιατρική περίθαλψη και η επιστημονική έρευνα—Η σταθερότητα και η ποιότητα της δέσμης εξόδου λέιζερ είναι υψίστης σημασίας. Η μη ομοιόμορφη κατανομή κέρδους επηρεάζει άμεσα την αξιοπιστία και την ακρίβεια του συστήματος, ιδιαίτερα στα ακόλουθα σενάρια:
①Παλμικά λέιζερ υψηλής ενέργειας: Αποφεύγει τον τοπικό κορεσμό ή τα μη γραμμικά φαινόμενα
②Ενισχυτές λέιζερ οπτικών ινών: Καταστέλλουν τη συσσώρευση ASE (Ενισχυμένη Αυθόρμητη Εκπομπή)
③Συστήματα LIDAR και αποστασιομέτρησης: Βελτιώνει την ακρίβεια και την επαναληψιμότητα των μετρήσεων
④Ιατρικά λέιζερ: Εξασφαλίζουν ακριβή έλεγχο ενέργειας κατά τη διάρκεια των θεραπειών
5. Συμπέρασμα
Η ομοιομορφία κατανομής κέρδους μπορεί να μην είναι η πιο ορατή παράμετρος μιας μονάδας αντλίας, αλλά είναι απαραίτητη για την αξιόπιστη τροφοδοσία συστημάτων λέιζερ υψηλής απόδοσης. Καθώς οι απαιτήσεις για ποιότητα και σταθερότητα λέιζερ συνεχίζουν να αυξάνονται, οι κατασκευαστές μονάδων αντλίας πρέπει να αντιμετωπίζουν...«έλεγχος ομοιομορφίας"ως βασική διαδικασία—βελτιώνοντας συνεχώς την επιλογή τσιπ, τον δομικό σχεδιασμό και τις θερμικές στρατηγικές για την παροχή πιο αξιόπιστων και συνεπών πηγών λέιζερ σε εφαρμογές κατάντη.
Ενδιαφέρεστε για το πώς βελτιστοποιούμε την ομοιομορφία κέρδους στις μονάδες αντλιών μας; Επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις λύσεις και την τεχνική μας υποστήριξη.
Ώρα δημοσίευσης: 20 Αυγούστου 2025