V modernej laserovej technológii sa diódové čerpacie moduly stali ideálnym čerpacím zdrojom pre pevnolátkové a vláknové lasery vďaka svojej vysokej účinnosti, spoľahlivosti a kompaktnému dizajnu. Jedným z kritických faktorov ovplyvňujúcich ich výstupný výkon a stabilitu systému je však rovnomernosť rozloženia zosilnenia v rámci čerpacieho modulu.
1. Čo je to rovnomernosť rozdelenia zisku?
V diódových čerpacích moduloch je viacero laserových diódových tyčí usporiadaných v poli a ich čerpacie svetlo je dodávané do zosilňovacieho média (ako je napríklad vlákno dopované Yb alebo kryštál Nd:YAG) cez optický systém. Ak je rozloženie výkonu čerpacieho svetla nerovnomerné, vedie to k asymetrickému zosilneniu v médiu, čo má za následok:
①Zhoršená kvalita laserového lúča
2Znížená celková účinnosť premeny energie
③Zvýšené tepelné namáhanie a skrátená životnosť systému
4Vyššie riziko optického poškodenia počas prevádzky
Preto je dosiahnutie priestorovej rovnomernosti v rozložení svetla čerpadla kľúčovým technickým cieľom pri návrhu a výrobe modulov čerpadla.
2. Bežné príčiny nerovnomerného rozloženia zisku
①Zmeny v emisnom výkone čipu
Čipy laserových diód inherentne vykazujú zmeny výkonu. Bez správneho triedenia alebo kompenzácie môžu tieto rozdiely viesť k nekonzistentnej intenzite čerpania v cieľovej oblasti.
2Chyby v kolimačných a zaostrovacích systémoch
Nesprávne zarovnanie alebo chyby v optických komponentoch (napr. šošovky FAC/SAC, polia mikrošošoviek, optické spojky) môžu spôsobiť odchýlku častí lúča od zamýšľaného cieľa, čím sa vytvoria horúce miesta alebo mŕtve zóny.
③Účinky tepelného gradientu
Polovodičové lasery sú veľmi citlivé na teplotu. Zlá konštrukcia chladiča alebo nerovnomerné chladenie môže spôsobiť posun vlnovej dĺžky medzi rôznymi čipmi, čo ovplyvňuje účinnosť väzby a konzistentnosť výstupu.
4Nedostatočný návrh optického výstupu
V viacjadrových vláknových alebo výstupných štruktúrach s kombináciou lúčov môže nesprávne rozloženie jadra viesť aj k nerovnomernému rozloženiu svetla čerpania v zosilňovacom médiu.
3. Techniky na zlepšenie rovnomernosti zisku
①Triedenie čipov a prispôsobenie výkonu
Presne tienite a zoskupujte čipy laserových diód, aby ste zabezpečili konzistentný výstupný výkon v rámci každého modulu, minimalizovali lokálne prehrievanie a prehriatie.
2Optimalizovaný optický dizajn
Na zlepšenie prekrývania lúčov a presnosti zaostrenia použite nezobrazovaciu optiku alebo homogenizačné šošovky (napr. polia mikrošošoviek), čím sa sploští profil svetla čerpadla.
③Vylepšený tepelný manažment
Používajte materiály s vysokou tepelnou vodivosťou (napr. CuW, CVD diamant) a stratégie rovnomernej regulácie teploty na zníženie kolísania teploty medzi čipmi a udržanie stabilného výkonu.
4Homogenizácia intenzity svetla
Na dosiahnutie rovnomernejšieho priestorového rozloženia svetla v zosilňovacom médiu zakomponujte difúzory alebo prvky tvarujúce lúč pozdĺž dráhy svetla čerpacieho zdroja.
4. Praktická hodnota v reálnych aplikáciách
V špičkových laserových systémoch—ako napríklad presné priemyselné spracovanie, označovanie vojenských laserov, lekárska starostlivosť a vedecký výskum—Stabilita a kvalita lúča laserového výstupu sú prvoradé. Nerovnomerné rozloženie zisku priamo ovplyvňuje spoľahlivosť a presnosť systému, najmä v nasledujúcich scenároch:
①Vysokoenergetické pulzné lasery: Zabraňujú lokálnej saturácii alebo nelineárnym efektom
2Zosilňovače vláknového laseru: Potláčajú hromadenie ASE (zosilnenej spontánnej emisie)
③Systémy LIDAR a diaľkomery: Zlepšuje presnosť a opakovateľnosť merania
4Medicínske lasery: Zaisťujú presnú reguláciu energie počas ošetrení
5. Záver
Rovnomernosť rozloženia zisku nemusí byť najviditeľnejším parametrom modulu čerpadla, ale je nevyhnutná pre spoľahlivé napájanie vysokovýkonných laserových systémov. Keďže požiadavky na kvalitu a stabilitu laseru neustále rastú, výrobcovia modulov čerpadla musia riešiť...„kontrola uniformity„ako kľúčový proces—neustále zdokonaľujeme výber čipov, konštrukčný návrh a tepelné stratégie s cieľom dodať spoľahlivejšie a konzistentnejšie laserové zdroje pre následné aplikácie.
Zaujíma vás, ako optimalizujeme rovnomernosť zosilnenia v našich moduloch čerpadiel? Kontaktujte nás ešte dnes a dozviete sa viac o našich riešeniach a technickej podpore.
Čas uverejnenia: 20. augusta 2025