У сучасній лазерній технології діодні модулі накачування стали ідеальним джерелом накачування для твердотільних та волоконних лазерів завдяки своїй високій ефективності, надійності та компактній конструкції. Однак одним із критичних факторів, що впливають на їх вихідні характеристики та стабільність системи, є рівномірність розподілу коефіцієнта посилення в модулі накачування.
1. Що таке рівномірність розподілу коефіцієнта підсилення?
У діодних модулях накачування кілька лазерних діодних стрижнів розташовані в масиві, а їхнє світло накачування подається в середовище посилення (наприклад, леговане Yb волокно або кристал Nd:YAG) через оптичну систему. Якщо розподіл потужності світла накачування нерівномірний, це призводить до асиметричного посилення в середовищі, що призводить до:
①Погіршення якості лазерного променя
②Зниження загальної ефективності перетворення енергії
③Підвищене теплове навантаження та скорочення терміну служби системи
④Вищий ризик пошкодження оптичних елементів під час роботи
Таким чином, досягнення просторової однорідності розподілу світла насоса є вирішальним технічним завданням у проектуванні та виробництві модулів насоса.
2. Поширені причини нерівномірного розподілу коефіцієнта посилення
①Варіації потужності випромінювання чіпа
Лазерні діодні мікросхеми за своєю суттю демонструють коливання потужності. Без належного сортування або компенсації ці відмінності можуть призвести до нерівномірної інтенсивності накачування по всій цільовій області.
②Помилки в системах колімації та фокусування
Неправильне вирівнювання або дефекти оптичних компонентів (наприклад, лінз FAC/SAC, мікролінзових решіток, волоконних з'єднувачів) можуть призвести до відхилення частин променя від цільової області, створюючи гарячі точки або мертві зони.
③Вплив теплового градієнта
Напівпровідникові лазери дуже чутливі до температури. Неправильна конструкція радіатора або нерівномірне охолодження можуть спричинити дрейф довжин хвиль між різними мікросхемами, що впливає на ефективність зв'язку та стабільність вихідного сигналу.
④Неадекватне проектування виходу оптоволоконного сигналу
У багатоядерних волоконних або вихідних структурах з об'єднанням променів неправильне розташування осердя також може призвести до неоднорідного розподілу світла накачування в середовищі підсилення.
3. Методи покращення рівномірності посилення
①Сортування чіпів та узгодження потужності
Точно екрануйте та групуйте лазерні діодні мікросхеми, щоб забезпечити стабільну вихідну потужність у кожному модулі, мінімізуючи локальний перегрів та гарячі точки посилення.
②Оптимізована оптична конструкція
Використовуйте невізуалізуючу оптику або гомогенізуючі лінзи (наприклад, мікролінзові решітки) для покращення перекриття променя та точності фокусування, тим самим вирівнюючи профіль світла накачування.
③Покращене управління температурою
Використовуйте матеріали з високою теплопровідністю (наприклад, CuW, CVD алмаз) та стратегії рівномірного контролю температури, щоб зменшити коливання температури між чіпами та підтримувати стабільну продуктивність.
④Гомогенізація інтенсивності світла
Вбудуйте дифузори або елементи формування променя вздовж шляху світлового випромінювання накачування, щоб досягти більш рівномірного просторового розподілу світла в середовищі підсилення.
4. Практична цінність у реальних застосуваннях
У високоякісних лазерних системах—такі як прецизійна промислова обробка, військове лазерне призначення, медичне лікування та наукові дослідження—Стабільність та якість променя лазерного випромінювання мають першочергове значення. Нерівномірний розподіл посилення безпосередньо впливає на надійність та точність системи, особливо в таких випадках:
①Високоенергетичні імпульсні лазери: уникають локального насичення або нелінійних ефектів
②Підсилювачі волоконного лазера: пригнічують накопичення ASE (підсиленого спонтанного випромінювання)
③Системи LIDAR та далекомірів: покращують точність та повторюваність вимірювань
④Медичні лазери: Забезпечують точний контроль енергії під час процедур
5. Висновок
Рівномірність розподілу коефіцієнта посилення може бути не найпомітнішим параметром насосного модуля, але вона є важливою для надійного живлення високопродуктивних лазерних систем. Оскільки вимоги до якості та стабільності лазера продовжують зростати, виробники насосних модулів повинні ставитися до...«контроль однорідності«як основний процес—постійно вдосконалюючи вибір мікросхем, структурний дизайн та теплові стратегії для забезпечення більш надійних та стабільних лазерних джерел для подальших застосувань.
Цікавитеся, як ми оптимізуємо рівномірність посилення в наших насосних модулях? Зв'яжіться з нами сьогодні, щоб дізнатися більше про наші рішення та технічну підтримку.
Час публікації: 20 серпня 2025 р.