A modern lézertechnológiában a dióda pumpáló modulok a szilárdtest- és száloptikás lézerek ideális pumpáló forrásává váltak nagy hatásfokuk, megbízhatóságuk és kompakt kialakításuk miatt. A kimeneti teljesítményüket és a rendszer stabilitását befolyásoló egyik kritikus tényező azonban a pumpáló modulon belüli erősítéseloszlás egyenletessége.
1. Mi az erősítéseloszlás egyenletessége?
A dióda pumpáló modulokban több lézerdióda rudat helyeznek el egy tömbben, és a pumpáló fényük egy optikai rendszeren keresztül jut az erősítő közegbe (például Yb-vel adalékolt szálba vagy Nd:YAG kristályba). Ha a pumpáló fény teljesítményeloszlása egyenetlen, az aszimmetrikus erősítést eredményez a közegben, ami a következőket eredményezi:
①A lézerkimenet romlott nyalábminősége
②Csökkentett teljes energiaátalakítási hatékonyság
③Megnövekedett hőterhelés és csökkent rendszer élettartam
④Nagyobb kockázat az optikai károsodásra működés közben
Ezért a szivattyú fényeloszlásának térbeli egyenletességének elérése kulcsfontosságú műszaki célkitűzés a szivattyúmodulok tervezése és gyártása során.
2. Az egyenetlen erősítéseloszlás gyakori okai
①A chip emissziós teljesítményének változásai
A lézerdióda-chipek eredendően teljesítménybeli ingadozásokat mutatnak. Megfelelő szortírozás vagy kompenzáció nélkül ezek az eltérések a célzott területen a pumpálási intenzitás egyenetlenségéhez vezethetnek.
②Hibák a kollimációs és fókuszáló rendszerekben
Az optikai alkatrészek (pl. FAC/SAC lencsék, mikrolencse-tömbök, száloptikás csatolók) hibás illesztései vagy hibái miatt a nyaláb egyes részei eltérhetnek a kívánt célponttól, ami forró pontokat vagy holt zónákat hozhat létre.
③Termikus gradiens hatások
A félvezető lézerek rendkívül érzékenyek a hőmérsékletre. A rossz hűtőborda-kialakítás vagy az egyenetlen hűtés hullámhossz-eltolódást okozhat a különböző chipek között, ami befolyásolhatja a csatolási hatékonyságot és a kimeneti konzisztenciát.
④Nem megfelelő száloptikai kimeneti kialakítás
Többmagos szálas vagy nyalábkombinációs kimeneti struktúrákban a nem megfelelő magelrendezés a pumpáló fény nem egyenletes eloszlását is eredményezheti az erősítő közegben.
3. A nyereség egyenletességének javítására szolgáló technikák
①Chipválogatás és teljesítményillesztés
A lézerdióda-chipek precíz szűrése és csoportosítása biztosítja az egyes modulokon belüli állandó kimeneti teljesítményt, minimalizálva a lokális túlmelegedést és az erősítési pontokat.
②Optimalizált optikai kialakítás
Nem képalkotó optikákat vagy homogenizáló lencséket (pl. mikrolencse-tömböket) alkalmazzon a nyalábok átfedésének és a fókuszálási pontosság javítása érdekében, ezáltal ellaposítva a pumpa fényprofilját.
③Továbbfejlesztett hőkezelés
Nagy hővezető képességű anyagok (pl. CuW, CVD gyémánt) és egységes hőmérséklet-szabályozási stratégiák használata a chipek közötti hőmérséklet-ingadozások csökkentése és a stabil kimenet fenntartása érdekében.
④Fényintenzitás homogenizálás
A szivattyú fényútja mentén diffúzorokat vagy nyalábformáló elemeket kell beépíteni a fény egyenletesebb térbeli eloszlásának eléréséhez az erősítő közegben.
4. Gyakorlati érték a valós alkalmazásokban
Csúcskategóriás lézerrendszerekben—mint például a precíziós ipari feldolgozás, a katonai lézermegjelölés, az orvosi kezelés és a tudományos kutatás—A lézerkimenet stabilitása és nyalábminősége kiemelkedő fontosságú. Az egyenetlen erősítéseloszlás közvetlenül befolyásolja a rendszer megbízhatóságát és pontosságát, különösen a következő esetekben:
①Nagy energiájú impulzuslézerek: Elkerüli a lokális telítettséget vagy a nemlineáris hatásokat
②Száloptikai lézererősítők: Elnyomja az ASE (erősített spontán emisszió) felhalmozódását
③LIDAR és távolságmérő rendszerek: Javítja a mérési pontosságot és az ismételhetőséget
④Orvosi lézerek: Biztosítja a precíz energiaszabályozást a kezelések során
5. Következtetés
Az erősítéseloszlás egyenletessége talán nem a pumpamodul legláthatóbb paramétere, de elengedhetetlen a nagy teljesítményű lézerrendszerek megbízható táplálásához. Ahogy a lézerminőséggel és stabilitással szembeni követelmények folyamatosan emelkednek, a pumpamodul-gyártóknak figyelembe kell venniük a...„egyenletesség-szabályozás„mint alapvető folyamat—folyamatosan finomítja a chipkiválasztást, a szerkezeti tervezést és a termikus stratégiákat, hogy megbízhatóbb és konzisztensebb lézerforrásokat biztosítson a későbbi alkalmazásokhoz.
Érdekli, hogyan optimalizáljuk a szivattyúmoduljaink erősítésének egyenletességét? Lépjen kapcsolatba velünk még ma, hogy többet megtudjon megoldásainkról és műszaki támogatásunkról.
Közzététel ideje: 2025. augusztus 20.