توحيد توزيع الكسب في وحدات ضخ الصمام الثنائي: مفتاح استقرار الأداء

في تكنولوجيا الليزر الحديثة، أصبحت وحدات ضخ الثنائيات مصدر الضخ الأمثل لأشعة الليزر الصلبة والألياف الضوئية نظرًا لكفاءتها العالية وموثوقيتها وتصميمها المدمج. مع ذلك، يُعدّ تجانس توزيع الكسب داخل وحدة الضخ أحد العوامل الحاسمة التي تؤثر على أداء خرجها واستقرار النظام.

1. ما هو توحيد توزيع الكسب؟

في وحدات ضخ الليزر الثنائي، تُرتّب عدة قضبان ليزر ثنائية في مصفوفة، ويُوجّه ضوء الضخ الخاص بها إلى وسط التضخيم (مثل الألياف المُطعّمة بالإيتربيوم أو بلورة Nd:YAG) عبر نظام بصري. إذا كان توزيع طاقة ضوء الضخ غير متساوٍ، فإنه يؤدي إلى تضخيم غير متماثل في الوسط، مما ينتج عنه:

①تدهور جودة شعاع الليزر الناتج

٢انخفاض كفاءة تحويل الطاقة الإجمالية

③زيادة الإجهاد الحراري وانخفاض عمر النظام

④زيادة خطر تلف العدسات أثناء التشغيل

لذلك، فإن تحقيق التجانس المكاني في توزيع ضوء المضخة هو هدف تقني بالغ الأهمية في تصميم وتصنيع وحدة المضخة.

2. الأسباب الشائعة لتوزيع المكاسب غير المنتظم

①اختلافات في طاقة انبعاث الرقاقة

تُظهر رقائق ثنائيات الليزر بطبيعتها اختلافات في الطاقة. وبدون فرز أو تعويض مناسب، يمكن أن تؤدي هذه الاختلافات إلى عدم اتساق شدة الضخ عبر المنطقة المستهدفة.

٢أخطاء في أنظمة المحاذاة والتركيز

يمكن أن تتسبب حالات عدم المحاذاة أو العيوب في المكونات البصرية (مثل عدسات FAC/SAC، ومصفوفات العدسات الدقيقة، وموصلات الألياف) في انحراف أجزاء من الشعاع عن الهدف المقصود، مما يؤدي إلى ظهور نقاط ساخنة أو مناطق ميتة.

③تأثيرات التدرج الحراري

تُعد ليزرات أشباه الموصلات حساسة للغاية لدرجة الحرارة. ويمكن أن يتسبب التصميم غير الجيد للمشتت الحراري أو التبريد غير المتساوي في انحراف الطول الموجي بين الرقائق المختلفة، مما يؤثر على كفاءة الاقتران وثبات الإخراج.

④تصميم غير كافٍ لمخرجات الألياف

في الألياف متعددة النوى أو هياكل الإخراج التي تجمع الحزم، يمكن أن يؤدي التخطيط غير السليم للنوى أيضًا إلى توزيع غير منتظم لضوء الضخ في وسط الكسب.

3. تقنيات لتحسين تجانس الكسب

①فرز الرقائق ومطابقة الطاقة

قم بفحص وتجميع رقائق الصمام الثنائي الليزري بدقة لضمان طاقة خرج متسقة داخل كل وحدة، مما يقلل من ارتفاع درجة الحرارة الموضعي ونقاط الكسب الساخنة.

٢تصميم بصري مُحسَّن

استخدم البصريات غير التصويرية أو العدسات المتجانسة (مثل مصفوفات العدسات الدقيقة) لتحسين تداخل الحزمة ودقة التركيز، وبالتالي تسطيح شكل ضوء المضخة.

③إدارة حرارية محسّنة

استخدم مواد ذات موصلية حرارية عالية (مثل CuW، والماس CVD) واستراتيجيات موحدة للتحكم في درجة الحرارة لتقليل تقلبات درجة الحرارة من رقاقة إلى أخرى والحفاظ على إنتاج مستقر.

④تجانس شدة الضوء

قم بتضمين المشتتات أو عناصر تشكيل الشعاع على طول مسار ضوء المضخة لتحقيق توزيع مكاني أكثر تجانسًا للضوء داخل وسط التضخيم.

4. القيمة العملية في تطبيقات العالم الحقيقي

في أنظمة الليزر المتطورة—مثل المعالجة الصناعية الدقيقة، وتحديد الأهداف بالليزر العسكري، والعلاج الطبي، والبحث العلمي—تُعدّ استقرارية وجودة شعاع الليزر الخارج من أهم العوامل. ويؤثر التوزيع غير المنتظم للكسب بشكل مباشر على موثوقية النظام ودقته، لا سيما في الحالات التالية:

①الليزر النبضي عالي الطاقة: يتجنب التشبع الموضعي أو التأثيرات غير الخطية

٢مضخمات ليزر الألياف: تثبط تراكم الانبعاث التلقائي المضخم (ASE)

③أنظمة الليدار وتحديد المدى: تحسين دقة القياس وقابلية التكرار

④الليزر الطبي: يضمن التحكم الدقيق في الطاقة أثناء العلاجات

5. الخاتمة

قد لا يكون تجانس توزيع الكسب المعيار الأكثر وضوحًا في وحدة الضخ، ولكنه ضروري لتشغيل أنظمة الليزر عالية الأداء بكفاءة. ومع استمرار ارتفاع متطلبات جودة الليزر واستقراره، يجب على مصنعي وحدات الضخ مراعاة هذا الأمر."التحكم في التوحيد"كعملية أساسية—العمل باستمرار على تحسين اختيار الرقائق والتصميم الهيكلي والاستراتيجيات الحرارية لتوفير مصادر ليزر أكثر موثوقية واتساقًا للتطبيقات اللاحقة.

هل ترغبون بمعرفة كيف نحسّن تجانس الكسب في وحدات المضخات لدينا؟ تواصلوا معنا اليوم لمعرفة المزيد عن حلولنا ودعمنا الفني.