אחידות פיזור הגבר במודולי שאיבת דיודה: מפתח ליציבות ביצועים

בטכנולוגיית הלייזר המודרנית, מודולי שאיבה של דיודה הפכו למקור המשאבה האידיאלי עבור לייזרים במצב מוצק ולייזרי סיבים בזכות יעילותם הגבוהה, אמינותם ועיצובם הקומפקטי. עם זאת, אחד הגורמים הקריטיים המשפיעים על ביצועי הפלט שלהם ויציבות המערכת הוא אחידות פיזור ההגבר בתוך מודול המשאבה.

1. מהי אחידות התפלגות הגבר?

במודולי שאיבה של דיודה, מספר פסי דיודה לייזר מסודרים במערך, ואור השאיבה שלהם מועבר למדיום ההגבר (כגון סיב מסומם ב-Yb או גביש Nd:YAG) דרך מערכת אופטית. אם פיזור ההספק של אור השאיבה אינו אחיד, הדבר מוביל להגבר אסימטרי במדיום, וכתוצאה מכך:

①איכות קרן ירודה של פלט הלייזר

②יעילות המרת אנרגיה כוללת מופחתת

③עומס תרמי מוגבר ואורך חיים קצר יותר של המערכת

④סיכון גבוה יותר לנזק אופטי במהלך הפעולה

לכן, השגת אחידות מרחבית בפיזור אור המשאבה היא מטרה טכנית מכרעת בתכנון וייצור מודולי משאבה.

2. סיבות נפוצות להתפלגות הגבר לא אחידה

①וריאציות בהספק פליטת השבב

שבבי דיודת לייזר מטבעם מציגים שינויי הספק. ללא מיון או פיצוי נאותים, הבדלים אלה עלולים להוביל לעוצמת שאיבה לא עקבית ברחבי אזור המטרה.

②שגיאות במערכות קולימציה ומיקוד

חוסר יישור או פגמים ברכיבים האופטיים (למשל, עדשות FAC/SAC, מערכי מיקרו-עדשות, מצמדי סיבים) עלולים לגרום לחלקים מהקרן לסטות מהמטרה המיועדת, וליצור נקודות חמות או אזורים מתים.

③אפקטים של גרדיאנט תרמי

לייזרים מוליכים למחצה רגישים מאוד לטמפרטורה. תכנון גוף קירור לקוי או קירור לא אחיד עלולים לגרום לסחיפת אורכי גל בין שבבים שונים, דבר המשפיע על יעילות הצימוד ועקביות הפלט.

④תכנון פלט סיבים לא מספק

במבני פלט מרובי ליבות או מבני פלט המשלבים אלומות, סידור ליבה לא תקין יכול גם לגרום לפיזור אור משאבה לא אחיד בתווך ההגבר.

3. טכניקות לשיפור אחידות ההגבר

①מיון שבבים והתאמת הספק

סינון וקיבוץ מדויק של שבבי דיודת לייזר כדי להבטיח הספק יציאה עקבי בכל מודול, תוך מזעור התחממות יתר מקומית ונקודות חמות של הגבר.

②עיצוב אופטי אופטי אופטימלי

השתמש באופטיקה שאינה הדמית או בעדשות הומוגניות (למשל, מערכי מיקרו-עדשות) כדי לשפר את חפיפת הקרן ואת דיוק המיקוד, ובכך לשטח את פרופיל אור המשאבה.

③ניהול תרמי משופר

השתמשו בחומרים בעלי מוליכות תרמית גבוהה (למשל, CuW, יהלום CVD) ובאסטרטגיות בקרת טמפרטורה אחידות כדי להפחית את תנודות הטמפרטורה בין שבב לשבב ולשמור על תפוקה יציבה.

④הומוגניזציה של עוצמת האור

שלבו מפזרי אור או אלמנטים לעיצוב אלומת אור לאורך נתיב האור של המשאבה כדי להשיג פיזור מרחבי אחיד יותר של אור בתוך מדיום ההגבר.

4. ערך מעשי ביישומים בעולם האמיתי

במערכות לייזר מתקדמות—כגון עיבוד תעשייתי מדויק, ייעוד לייזר צבאי, טיפול רפואי ומחקר מדעי—היציבות ואיכות הקרן של פלט הלייזר הן בעלות חשיבות עליונה. פיזור הגבר לא אחיד משפיע ישירות על אמינות המערכת ודיוקה, במיוחד בתרחישים הבאים:

①לייזרים פולסים בעלי אנרגיה גבוהה: נמנעים מרוויה מקומית או השפעות לא ליניאריות

②מגברי לייזר סיבים: מדכאים הצטברות ASE (פליטה ספונטנית מוגברת)

③מערכות LIDAR ומדידת טווח: משפרות את דיוק המדידה ואת יכולת החזרה

④לייזרים רפואיים: מבטיחים בקרת אנרגיה מדויקת במהלך טיפולים

5. סיכום

אחידות פיזור ההגבר אולי אינה הפרמטר הבולט ביותר של מודול משאבה, אך היא חיונית להפעלת מערכות לייזר בעלות ביצועים גבוהים בצורה אמינה. ככל שהדרישות לאיכות ויציבות הלייזר ממשיכות לעלות, יצרני מודולי משאבה חייבים להתייחס..."בקרת אחידות"כתהליך ליבה—שיפור מתמיד של בחירת השבבים, התכנון המבני והאסטרטגיות התרמיות כדי לספק מקורות לייזר אמינים ועקביים יותר ליישומים במורד הזרם.

מעוניינים לדעת כיצד אנו מייעלים את אחידות ההגבר במודולי המשאבה שלנו? צרו קשר עוד היום כדי ללמוד עוד על הפתרונות והתמיכה הטכנית שלנו.