उच्च-शक्तीच्या लेसर अनुप्रयोगांचा विस्तार होत असताना, लेसर पंपिंग, औद्योगिक प्रक्रिया, वैद्यकीय उपकरणे आणि वैज्ञानिक संशोधन यासारख्या क्षेत्रांमध्ये लेसर डायोड बार अपरिहार्य बनले आहेत. त्यांच्या उत्कृष्ट पॉवर घनता, मॉड्यूलर स्केलेबिलिटी आणि उच्च इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल कार्यक्षमतेसह, ही उपकरणे अनेक आधुनिक लेसर प्रणालींच्या केंद्रस्थानी आहेत. तरीही लेसर डायोड बारच्या अनेक कामगिरी निर्देशकांपैकी, एक पॅरामीटर अनेकदा दुर्लक्षित केला जातो परंतु तो अत्यंत महत्त्वाचा असतो: डायव्हर्जन्स अँगल. हा लेख लेसर डायोड बारमधील डायव्हर्जन्स अँगलची वैशिष्ट्ये, भौतिक उत्पत्ती आणि परिणाम - आणि ऑप्टिकल डिझाइन ते प्रभावीपणे कसे व्यवस्थापित करू शकते याचा शोध घेतो.
१. विचलन कोन म्हणजे काय?
लेसर बीम मोकळ्या जागेत कसा पसरतो याचे वर्णन डायव्हर्जन्स अँगल करतो. ते उत्सर्जनाच्या बाजूपासून बीम किती प्रमाणात पसरतो हे दर्शवते. लेसर डायोड बारमध्ये, डायव्हर्जन्स अँगल दोन मुख्य दिशांमध्ये मजबूत असममितता प्रदर्शित करतो:
वेगवान अक्ष: बार पृष्ठभागाला लंब. उत्सर्जन क्षेत्र अत्यंत अरुंद आहे (सामान्यत: 1-2 µm), ज्यामुळे मोठे विचलन कोन होतात, बहुतेकदा 30°–45° किंवा त्याहून अधिक.
मंद अक्ष: बारच्या लांबीच्या समांतर. उत्सर्जन क्षेत्र खूपच विस्तृत आहे (शेकडो मायक्रॉन), परिणामी विचलन कोन लहान होतात, सामान्यतः 5°–15° च्या आसपास.
लेसर डायोड बारचा समावेश असलेल्या सिस्टम इंटिग्रेशनसाठी हे असममित विचलन एक प्रमुख डिझाइन आव्हान आहे.
२. भिन्नतेचे भौतिक मूळ
विचलन कोन प्रामुख्याने वेव्हगाइड रचना आणि उत्सर्जन पैलू आकाराद्वारे निर्धारित केला जातो:
वेगवान अक्षात, उत्सर्जन क्षेत्र अत्यंत लहान असते. विवर्तन सिद्धांतानुसार, लहान छिद्रांमुळे मोठे विचलन होते.
मंद अक्षात, किरण पट्टीच्या लांबीसह अनेक उत्सर्जकांवर पसरतो, परिणामी विचलन कोन लहान होतो.
परिणामी, लेसर डायोड बार स्वाभाविकपणे वेगवान अक्षात उच्च विचलन आणि मंद अक्षात कमी विचलन प्रदर्शित करतात.
३. डायव्हर्जन्स अँगल सिस्टम डिझाइनवर कसा परिणाम करतो
① कोलिमेशन आणि बीम आकार देण्याची उच्च किंमत
कच्च्या बीमच्या उच्च असममिततेमुळे, FAC (फास्ट अॅक्सिस कोलिमेशन) आणि SAC (स्लो अॅक्सिस कोलिमेशन) ऑप्टिक्स वापरणे आवश्यक आहे. यामुळे सिस्टमची जटिलता वाढते आणि उच्च स्थापना अचूकता आणि थर्मल स्थिरता आवश्यक असते.
② मर्यादित फायबर कपलिंग कार्यक्षमता
लेसर बार मल्टीमोड फायबर, ऑप्टिकल सिस्टीम किंवा अॅस्फेरिक लेन्समध्ये जोडताना, मोठ्या जलद-अक्षीय विचलनामुळे बीम "स्पिलओव्हर" होऊ शकते, ज्यामुळे कपलिंग कार्यक्षमता कमी होते. विचलन हे ऑप्टिकल नुकसानाचे एक प्रमुख स्रोत आहे.
③ मॉड्यूल स्टॅकिंगमध्ये बीम गुणवत्ता
मल्टी-बार स्टॅक्ड मॉड्यूल्समध्ये, खराब नियंत्रित विचलनामुळे असमान बीम ओव्हरलॅप किंवा दूर-क्षेत्र विकृती होऊ शकते, ज्यामुळे फोकसिंग अचूकता आणि थर्मल वितरण प्रभावित होते.
४. लेसर डायोड बारमध्ये डायव्हर्जन्स कसे नियंत्रित आणि ऑप्टिमाइझ करावे
जरी भिन्नता मुख्यत्वे उपकरणाच्या रचनेद्वारे परिभाषित केली जाते, तरीही ऑप्टिमायझेशनसाठी अनेक सिस्टम-स्तरीय धोरणे वापरली जाऊ शकतात:
①एफएसी लेन्सचा वापर
उत्सर्जक बाजूजवळ जलद-अक्षीय कोलिमेशन लेन्स ठेवल्याने बीम दाबला जातो आणि जलद अक्षातील विचलन कमी होते - बहुतेक डिझाइनमध्ये हे आवश्यक आहे.
②अतिरिक्त आकार देण्यासाठी SAC लेन्स
जरी स्लो-अक्ष डायव्हर्जन्स कमी असला तरी, एकसमान आउटपुट मिळविण्यासाठी अॅरे किंवा लाइन-लाइट स्रोतांमध्ये आकार देणे आवश्यक आहे.
③बीम कॉम्बिनेशन आणि ऑप्टिकल शेपिंग डिझाइन
मायक्रो-लेन्स अॅरे, दंडगोलाकार लेन्स किंवा स्ट्रक्चर्ड ऑप्टिक्स वापरल्याने अनेक लेसर बीमना उच्च-ब्राइटनेस, एकसमान आउटपुटमध्ये आकार देण्यास मदत होऊ शकते.
④डिव्हाइस-स्तरीय वेव्हगाइड ऑप्टिमायझेशन
सक्रिय थर जाडी, वेव्हगाइड डिझाइन आणि जाळी संरचना समायोजित केल्याने चिप पातळीपासून जलद-अक्ष विचलन आणखी परिष्कृत होऊ शकते.
५. वास्तविक-जगातील अनुप्रयोगांमध्ये विचलन नियंत्रण
①लेसर पंप स्रोत
उच्च-शक्तीच्या सॉलिड-स्टेट किंवा फायबर लेसर सिस्टीममध्ये, लेसर डायोड बार पंप स्रोत म्हणून काम करतात. डायव्हर्जन्स नियंत्रित करणे - विशेषतः वेगवान अक्षात - कपलिंग कार्यक्षमता आणि बीम फोकसिंग सुधारते.
②वैद्यकीय उपकरणे
लेसर थेरपी आणि केस काढून टाकणे यासारख्या प्रणालींसाठी, डायव्हर्जन्सचे व्यवस्थापन अधिक एकसमान ऊर्जा वितरण आणि सुरक्षित, अधिक प्रभावी उपचार सुनिश्चित करते.
③औद्योगिक साहित्य प्रक्रिया
लेसर वेल्डिंग आणि कटिंगमध्ये, ऑप्टिमाइझ्ड डायव्हर्जन्स उच्च पॉवर घनता, चांगले फोकस आणि अधिक अचूक, कार्यक्षम प्रक्रियेत योगदान देते.
६. निष्कर्ष
लेसर डायोड बारचा विचलन कोन हा एक महत्त्वाचा संक्रमण बिंदू आहे—मायक्रो-स्केल चिप फिजिक्सपासून मॅक्रो-स्केल ऑप्टिकल सिस्टमपर्यंत.
हे बीम गुणवत्ता निर्देशक आणि एकत्रीकरणासाठी डिझाइन सीमा दोन्ही म्हणून काम करते. अनुप्रयोगांच्या मागण्या आणि सिस्टमची जटिलता वाढत असताना, लेसर उत्पादक आणि इंटिग्रेटर्ससाठी - विशेषतः उच्च शक्ती, चमक आणि विश्वासार्हतेकडे प्रगती करण्यासाठी - विचलन समजून घेणे आणि नियंत्रित करणे ही एक मुख्य क्षमता बनते.
पोस्ट वेळ: जुलै-१४-२०२५