Nykyaikaisessa lasertekniikassa diodipumppausmoduuleista on tullut ihanteellinen pumppauslähde kiinteän olomuodon ja kuitulasereille niiden korkean hyötysuhteen, luotettavuuden ja kompaktin rakenteen ansiosta. Yksi kriittisistä tekijöistä, jotka vaikuttavat niiden lähtötehoon ja järjestelmän vakauteen, on kuitenkin vahvistuksen jakautumisen tasaisuus pumppausmoduulissa.
1. Mikä on vahvistuksen jakautumisen tasaisuus?
Diodipumppausmoduuleissa useita laserdioditankoja on järjestetty ryhmäksi, ja niiden pumppausvalo johdetaan vahvistusväliaineeseen (kuten Yb-seostettuun kuituun tai Nd:YAG-kiteeseen) optisen järjestelmän kautta. Jos pumppausvalon tehonjakauma on epätasainen, se johtaa väliaineen epäsymmetriseen vahvistukseen, mikä johtaa:
①Lasersäteen heikentynyt säteen laatu
②Kokonaisenergian muuntotehokkuuden lasku
③Lisääntynyt lämpörasitus ja lyhyempi järjestelmän käyttöikä
④Suurempi optisten vaurioiden riski käytön aikana
Siksi pumpun valonjaon tasaisen sijainnin saavuttaminen on ratkaisevan tärkeä tekninen tavoite pumppumoduulien suunnittelussa ja valmistuksessa.
2. Epätasaisen vahvistusjakauman yleisiä syitä
①Sirun päästötehon vaihtelut
Laserdiodisiruilla on luonnostaan tehonvaihteluita. Ilman asianmukaista lajittelua tai kompensointia nämä erot voivat johtaa epätasaiseen pumppausintensiteettiin kohdealueella.
②Kollimaatio- ja tarkennusjärjestelmien virheet
Optisten komponenttien (esim. FAC/SAC-linssien, mikrolinssiryhmien, kuituliittimien) virheelliset kohdistukset tai viat voivat aiheuttaa säteen osien poikkeamisen aiotusta kohteesta, mikä voi luoda kuumia kohtia tai katvealueita.
③Lämpögradienttivaikutukset
Puolijohdelaserit ovat erittäin herkkiä lämpötilalle. Huono jäähdytyselementin suunnittelu tai epätasainen jäähdytys voivat aiheuttaa aallonpituuden ajautumista eri sirujen välillä, mikä vaikuttaa kytkentätehokkuuteen ja lähtösignaalin tasaisuuteen.
④Riittämätön kuidun ulostulosuunnittelu
Moniytimisissä kuitu- tai säteitä yhdistävissä lähtörakenteissa virheellinen ytimien asettelu voi myös johtaa epätasaiseen pumppausvalon jakautumiseen vahvistusväliaineessa.
3. Tekniikat vahvistuksen tasaisuuden parantamiseksi
①Sirujen lajittelu ja tehonsovitus
Seulo ja ryhmittele laserdiodisirut tarkasti varmistaaksesi tasaisen lähtötehon jokaisessa moduulissa, minimoiden paikallisen ylikuumenemisen ja vahvistuspisteet.
②Optimoitu optinen suunnittelu
Käytä kuvantamattomia optiikkaa tai homogenisoivia linssejä (esim. mikrolinssiryhmiä) säteiden päällekkäisyyden ja tarkennustarkkuuden parantamiseksi, mikä tasoittaa pumpun valoprofiilia.
③Parannettu lämmönhallinta
Käytä korkean lämmönjohtavuuden omaavia materiaaleja (esim. CuW, CVD-timantti) ja yhdenmukaisia lämpötilan säätöstrategioita sirujen välisten lämpötilavaihteluiden vähentämiseksi ja vakaan tehon ylläpitämiseksi.
④Valon intensiteetin homogenisointi
Sisällytä diffuusoijia tai säteenmuokkauselementtejä pumpun valoreitin varrella, jotta valo jakautuu tasaisemmin vahvistusväliaineessa.
4. Käytännön arvo reaalimaailman sovelluksissa
Huippuluokan laserjärjestelmissä—kuten tarkkuusteollisuus, sotilaskäyttöön tarkoitettujen lasereiden nimeäminen, lääketieteellinen hoito ja tieteellinen tutkimus—Lasersäteen vakaus ja säteen laatu ovat ensiarvoisen tärkeitä. Epätasainen vahvistuksen jakautuminen vaikuttaa suoraan järjestelmän luotettavuuteen ja tarkkuuteen, erityisesti seuraavissa tilanteissa:
①Suurienergiset pulssilaserit: Välttää paikallisen saturaation tai epälineaariset vaikutukset
②Kuitulaservahvistimet: Estää ASE:n (Amplified Spontaneous Emission) kertymisen
③LIDAR- ja etäisyysmittausjärjestelmät: Parantaa mittaustarkkuutta ja toistettavuutta
④Lääketieteelliset laserit: Varmistaa tarkan energianhallinnan hoitojen aikana
5. Johtopäätös
Vahvistuksen jakautumisen tasaisuus ei ehkä ole pumppumoduulin näkyvin parametri, mutta se on olennainen tehokkaiden laserjärjestelmien luotettavalle virransyötölle. Laserlaitteiden laatua ja vakautta koskevien vaatimusten jatkuvasti kasvaessa pumppumoduulien valmistajien on käsiteltävä”yhdenmukaisuuden hallinta”ydinprosessina—jalostaa jatkuvasti siruvalikoimaa, rakennesuunnittelua ja lämpöstrategioita toimittaakseen luotettavampia ja yhdenmukaisempia laserlähteitä jatkosovelluksiin.
Kiinnostaako, miten optimoimme pumppumoduuliemme vahvistuksen tasaisuuden? Ota meihin yhteyttä jo tänään saadaksesi lisätietoja ratkaisuistamme ja teknisestä tuestamme.
Julkaisun aika: 20. elokuuta 2025