Modern lazer teknolojisinde, diyot pompalama modülleri, yüksek verimlilikleri, güvenilirlikleri ve kompakt tasarımları nedeniyle katı hal ve fiber lazerler için ideal pompa kaynağı haline gelmiştir. Bununla birlikte, çıkış performanslarını ve sistem kararlılığını etkileyen kritik faktörlerden biri, pompa modülü içindeki kazanç dağılımının homojenliğidir.
1. Kazanç Dağılımı Tekdüzeliği Nedir?
Diyot pompalama modüllerinde, birden fazla lazer diyot çubuğu bir dizi halinde düzenlenir ve pompalama ışıkları bir optik sistem aracılığıyla kazanç ortamına (örneğin Yb katkılı fiber veya Nd:YAG kristali) iletilir. Pompalama ışığının güç dağılımı eşit değilse, ortamda asimetrik kazanıma yol açar ve bu da şu sonuçlara neden olur:
①Lazer çıkışının ışın kalitesinin bozulması
②Genel enerji dönüşüm verimliliğinde azalma
③Artan termal stres ve sistem ömrünün kısalması
④Çalışma sırasında optik hasar riski daha yüksektir.
Bu nedenle, pompa ışığının dağılımında mekansal homojenliğin sağlanması, pompa modülü tasarımı ve üretiminde çok önemli bir teknik hedeftir.
2. Eşitsiz Kazanç Dağılımının Yaygın Nedenleri
①Çip Emisyon Gücündeki Değişimler
Lazer diyot çiplerinde doğal olarak güç değişimleri görülür. Uygun sıralama veya telafi yapılmadığı takdirde, bu farklılıklar hedef alan boyunca tutarsız pompa yoğunluğuna yol açabilir.
②Kolimasyon ve Odaklama Sistemlerindeki Hatalar
Optik bileşenlerdeki (örneğin, FAC/SAC lensler, mikrolens dizileri, fiber kuplörler) hizalama hataları veya kusurlar, ışın demetinin bazı kısımlarının hedeflenen noktadan sapmasına ve böylece sıcak noktalar veya ölü bölgeler oluşmasına neden olabilir.
③Termal Gradyan Etkileri
Yarı iletken lazerler sıcaklığa karşı son derece hassastır. Kötü soğutucu tasarımı veya düzensiz soğutma, farklı çipler arasında dalga boyu kaymasına neden olarak, bağlantı verimliliğini ve çıkış tutarlılığını etkileyebilir.
④Yetersiz Fiber Çıkış Tasarımı
Çok çekirdekli fiber veya ışın birleştirme çıkış yapılarında, uygunsuz çekirdek yerleşimi, kazanç ortamında pompa ışığının düzensiz dağılımına da neden olabilir.
3. Kazanç Düzgünlüğünü İyileştirme Teknikleri
①Çip Sıralama ve Güç Eşleştirme
Her modül içinde tutarlı çıkış gücü sağlamak, yerel aşırı ısınmayı ve kazanç dalgalanmalarını en aza indirmek için lazer diyot çiplerini hassas bir şekilde tarayın ve gruplandırın.
②Optimize Edilmiş Optik Tasarım
Işın örtüşmesini ve odaklama doğruluğunu iyileştirmek ve böylece pompa ışığı profilini düzleştirmek için görüntüleme yapmayan optikler veya homojenleştirici lensler (örneğin, mikro lens dizileri) kullanın.
③Gelişmiş Termal Yönetim
Çipler arası sıcaklık dalgalanmalarını azaltmak ve istikrarlı çıktı sağlamak için yüksek ısı iletkenliğine sahip malzemeler (örneğin, CuW, CVD elmas) ve homojen sıcaklık kontrol stratejileri kullanın.
④Işık Yoğunluğu Homojenizasyonu
Kazanç ortamı içinde ışığın daha düzgün bir şekilde dağılımını sağlamak için pompa ışık yoluna dağıtıcılar veya ışın şekillendirici elemanlar ekleyin.
4. Gerçek Dünya Uygulamalarında Pratik Değer
Üst düzey lazer sistemlerinde—Hassas endüstriyel işleme, askeri lazer işaretleme, tıbbi tedavi ve bilimsel araştırma gibi alanlarda kullanılabilir.—Lazer çıkışının kararlılığı ve ışın kalitesi son derece önemlidir. Düzensiz kazanç dağılımı, özellikle aşağıdaki senaryolarda sistem güvenilirliğini ve doğruluğunu doğrudan etkiler:
①Yüksek enerjili darbeli lazerler: Yerel doygunluğu veya doğrusal olmayan etkileri önler.
②Fiber lazer yükselticiler: ASE (Yükseltilmiş Kendiliğinden Emisyon) birikimini bastırır.
③LIDAR ve mesafe ölçme sistemleri: Ölçüm doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini artırır.
④Tıbbi lazerler: Tedaviler sırasında hassas enerji kontrolü sağlar.
5. Sonuç
Pompa modülünün en görünür parametresi kazanç dağılımının homojenliği olmayabilir, ancak yüksek performanslı lazer sistemlerine güvenilir bir şekilde güç sağlamak için çok önemlidir. Lazer kalitesi ve kararlılığına yönelik talepler artmaya devam ettikçe, pompa modülü üreticileri bu konuyu ele almak zorundadır.“tekdüzelik kontrolü”temel bir süreç olarak—Sürekli olarak çip seçimini, yapısal tasarımı ve termal stratejileri geliştirerek, sonraki uygulamalara daha güvenilir ve tutarlı lazer kaynakları sunuyoruz.
Pompa modüllerimizde kazanç homojenliğini nasıl optimize ettiğimizle ilgileniyor musunuz? Çözümlerimiz ve teknik desteğimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için bugün bizimle iletişime geçin.
Yayın tarihi: 20 Ağustos 2025