דיודות מצמדות סיבים: אורכי גל אופייניים ויישומיהן כמקורות משאבה

דרישות למקור משאבה של לייזרים סיבים ולייזרים במצב מוצק.

להבנה מפורטת של דרישות מקור המשאבה ללייזרי סיבים וללייזרים במצב מוצק, חיוני להתעמק בפרטים הספציפיים של אופן פעולתם של לייזרים אלו ותפקידם של מקורות המשאבה בפונקציונליות שלהם. כאן, נרחיב את הסקירה הראשונית כדי לכסות את המורכבויות של מנגנוני השאיבה, סוגי מקורות המשאבה בהם נעשה שימוש והשפעתם על ביצועי הלייזר. הבחירה והתצורה של מקורות המשאבה משפיעים ישירות על יעילות הלייזר, הספק המוצא ואיכות האלומה. צימוד יעיל, התאמת אורכי גל וניהול תרמי חיוניים למיטוב הביצועים ולהארכת חיי הלייזר. ההתקדמות בטכנולוגיית דיודות הלייזר ממשיכות לשפר את הביצועים והאמינות של לייזרים סיבים ומוצקים, מה שהופך אותם למגוונים וחסכוניים יותר עבור מגוון רחב של יישומים.

- דרישות מקור משאבת לייזר סיבים

דיודות לייזרכמקורות משאבה:לייזרים סיבים משתמשים בעיקר בדיודות לייזר כמקור המשאבה שלהם בשל יעילותם, גודלם הקומפקטי והיכולת לייצר אורך גל מסוים של אור התואם לספקטרום הספיגה של הסיב המסומם. בחירת אורך הגל של דיודה לייזר היא קריטית; לדוגמה, חומר דופן נפוץ בלייזרי סיבים הוא Ytterbium (Yb), שיש לו שיא ספיגה אופטימלי סביב 976 ננומטר. לכן, דיודות לייזר הנפלטות באורך גל זה או בסמוך לה עדיפות לשאיבת לייזרים סיבים מסוממים Yb.

עיצוב סיבים בחיפוי כפול:כדי להגביר את היעילות של קליטת האור מדיודות הלייזר של המשאבה, לייזרים סיבים משתמשים לעתים קרובות בעיצוב סיבים בחיפוי כפול. הליבה הפנימית מסוממת במדיום הלייזר הפעיל (למשל Yb), בעוד שכבת החיפוי החיצונית והגדולה יותר מנחה את אור המשאבה. הליבה סופגת את אור המשאבה ומייצרת את פעולת הלייזר, בעוד שהחיפוי מאפשר לכמות משמעותית יותר של אור משאבה לקיים אינטראקציה עם הליבה, מה שמשפר את היעילות.

התאמת אורכי גל ויעילות צימוד: שאיבה יעילה דורשת לא רק בחירת דיודות לייזר עם אורך הגל המתאים אלא גם אופטימיזציה של יעילות הצימוד בין הדיודות לסיב. זה כרוך ביישור זהיר ושימוש ברכיבים אופטיים כמו עדשות ומצמדים כדי להבטיח אור משאבה מקסימלי מוזרק לליבה או לחיפוי הסיבים.

-לייזרים במצב מוצקדרישות מקור המשאבה

שאיבה אופטית:מלבד דיודות לייזר, לייזרים במצב מוצק (כולל לייזרים בתפזורת כמו Nd:YAG) ניתן לשאוב אופטית עם מנורות הבזק או מנורות קשת. מנורות אלו פולטות ספקטרום רחב של אור, שחלקו תואם את פסי הקליטה של ​​מדיום הלייזר. אמנם פחות יעילה משאיבת דיודות לייזר, אך שיטה זו יכולה לספק אנרגיות דופק גבוהות מאוד, מה שהופך אותה למתאימה ליישומים הדורשים הספק שיא גבוה.

תצורת מקור המשאבה:התצורה של מקור המשאבה בלייזרים במצב מוצק יכולה להשפיע באופן משמעותי על הביצועים שלהם. שאיבת קצה ושאיבת צד הן תצורות נפוצות. שאיבת קצה, שבה אור המשאבה מכוון לאורך הציר האופטי של מדיום הלייזר, מציעה חפיפה טובה יותר בין אור המשאבה למצב הלייזר, מה שמוביל ליעילות גבוהה יותר. שאיבה צדדית, למרות שעשויה להיות פחות יעילה, היא פשוטה יותר ויכולה לספק אנרגיה כוללת גבוהה יותר עבור מוטות או לוחות בקוטר גדול.

ניהול תרמי:שני לייזרים סיבים ומצב מוצק זקוקים לניהול תרמי יעיל כדי להתמודד עם החום שנוצר על ידי מקורות המשאבה. בלייזרי סיבים, שטח הפנים המורחב של הסיבים מסייע בפיזור חום. בלייזרים במצב מוצק, יש צורך במערכות קירור (כגון קירור מים) כדי לשמור על פעולה יציבה ולמנוע עדשה תרמית או נזק למדיום הלייזר.