V sodobni laserski tehnologiji so diodni črpalni moduli zaradi svoje visoke učinkovitosti, zanesljivosti in kompaktne zasnove postali idealen črpalni vir za trdne in vlaknene laserje. Vendar pa je eden od ključnih dejavnikov, ki vplivajo na njihovo izhodno zmogljivost in stabilnost sistema, enakomernost porazdelitve ojačanja znotraj črpalnega modula.
1. Kaj je enakomernost porazdelitve ojačanja?
V diodnih črpalnih modulih je več laserskih diod razporejenih v matriko, njihova črpalna svetloba pa se preko optičnega sistema dovaja v ojačevalni medij (kot je vlakno, dopirano z Yb, ali kristal Nd:YAG). Če je porazdelitev moči črpalne svetlobe neenakomerna, to vodi do asimetričnega ojačanja v mediju, kar ima za posledico:
①Poslabšana kakovost laserskega žarka
2Zmanjšana skupna učinkovitost pretvorbe energije
3Povečana toplotna obremenitev in skrajšana življenjska doba sistema
4Večje tveganje za optične poškodbe med delovanjem
Zato je doseganje prostorske enakomernosti v porazdelitvi svetlobe črpalke ključni tehnični cilj pri načrtovanju in izdelavi modulov črpalke.
2. Pogosti vzroki za neenakomerno porazdelitev ojačanja
①Spremembe v moči emisij čipov
Laserski diodni čipi že po naravi kažejo razlike v moči. Brez ustreznega razvrščanja ali kompenzacije lahko te razlike povzročijo nedosledno intenzivnost črpanja po ciljnem območju.
2Napake v kolimacijskih in fokusnih sistemih
Nepravilne poravnave ali napake v optičnih komponentah (npr. leče FAC/SAC, mikroleče, optični spojniki) lahko povzročijo, da deli žarka odstopajo od želenega cilja, kar ustvari vroče točke ali mrtve cone.
3Učinki toplotnega gradienta
Polprevodniški laserji so zelo občutljivi na temperaturo. Slaba zasnova hladilnika ali neenakomerno hlajenje lahko povzročita premik valovne dolžine med različnimi čipi, kar vpliva na učinkovitost sklopitve in doslednost izhoda.
4Neustrezna zasnova izhoda vlaken
V večjedrnih vlakenskih ali izhodnih strukturah, ki združujejo žarke, lahko nepravilna postavitev jedra povzroči tudi neenakomerno porazdelitev črpalne svetlobe v ojačevalnem mediju.
3. Tehnike za izboljšanje enakomernosti ojačanja
①Sortiranje čipov in usklajevanje moči
Natančno zaslonite in združite čipe laserskih diod, da zagotovite dosledno izhodno moč znotraj vsakega modula, s čimer zmanjšate lokalno pregrevanje in vroče točke ojačanja.
2Optimizirana optična zasnova
Za izboljšanje prekrivanja žarkov in natančnosti ostrenja uporabite neslikovno optiko ali homogenizacijske leče (npr. mikrolečne matrike), s čimer sploščite profil svetlobe črpalke.
3Izboljšano upravljanje temperature
Za zmanjšanje nihanj temperature med čipi in ohranjanje stabilne proizvodnje uporabite materiale z visoko toplotno prevodnostjo (npr. CuW, CVD diamant) in strategije enakomernega nadzora temperature.
4Homogenizacija intenzivnosti svetlobe
Za dosego enakomernejše prostorske porazdelitve svetlobe znotraj ojačevalnega medija vključite difuzorje ali elemente za oblikovanje žarka vzdolž poti črpalne svetlobe.
4. Praktična vrednost v resničnih aplikacijah
V vrhunskih laserskih sistemih—kot so natančna industrijska obdelava, označevanje vojaških laserjev, zdravljenje in znanstvene raziskave—Stabilnost in kakovost laserskega žarka sta najpomembnejši. Neenakomerna porazdelitev ojačanja neposredno vpliva na zanesljivost in natančnost sistema, zlasti v naslednjih primerih:
①Visokoenergijski pulzni laserji: Izogibajo se lokalni nasičenosti ali nelinearnim učinkom
2Ojačevalniki z vlaknenim laserjem: Zavirajo kopičenje ASE (ojačane spontane emisije)
3LIDAR in sistemi za merjenje razdalje: Izboljša natančnost in ponovljivost meritev
4Medicinski laserji: Zagotavljajo natančen nadzor energije med zdravljenjem
5. Zaključek
Enakomernost porazdelitve ojačanja morda ni najbolj viden parameter črpalnega modula, vendar je bistvena za zanesljivo napajanje visokozmogljivih laserskih sistemov. Ker zahteve glede kakovosti in stabilnosti laserja še naprej naraščajo, morajo proizvajalci črpalnih modulov obravnavati"nadzor enakomernosti"kot osrednji proces—nenehno izpopolnjevanje izbire čipov, strukturne zasnove in toplotnih strategij za zagotavljanje zanesljivejših in doslednejših laserskih virov za nadaljnje aplikacije.
Vas zanima, kako optimiziramo enakomernost ojačanja v naših črpalnih modulih? Za več informacij o naših rešitvah in tehnični podpori nas kontaktirajte še danes.
Čas objave: 20. avg. 2025