في تكنولوجيا الليزر الحديثة، أصبحت وحدات ضخ الثنائيات المصدر الأمثل للمضخات في ليزرات الحالة الصلبة والألياف، بفضل كفاءتها العالية وموثوقيتها وتصميمها المدمج. ومع ذلك، يُعدّ توزيع الكسب المنتظم داخل وحدة الضخ أحد العوامل الحاسمة التي تؤثر على أداء مخرجاتها واستقرار النظام.
1. ما هو توحيد توزيع المكسب؟
في وحدات ضخ الثنائيات، تُرتَّب عدة قضبان ليزر ثنائية في مصفوفة، ويُمرَّر ضوء المضخة إلى وسط الكسب (مثل الألياف المُشبَّعة باليود أو بلورة Nd:YAG) عبر نظام بصري. إذا كان توزيع طاقة ضوء المضخة غير متساوٍ، يؤدي ذلك إلى كسب غير متماثل في الوسط، مما ينتج عنه:
①انخفاض جودة شعاع الليزر الناتج
②انخفاض كفاءة تحويل الطاقة الإجمالية
③زيادة الضغط الحراري وانخفاض عمر النظام
④ارتفاع خطر التلف البصري أثناء التشغيل
لذلك، فإن تحقيق التوحيد المكاني في توزيع ضوء المضخة يعد هدفًا تقنيًا بالغ الأهمية في تصميم وتصنيع وحدة المضخة.
2. الأسباب الشائعة لتوزيع الكسب غير المنتظم
①الاختلافات في طاقة انبعاث الرقاقة
تُظهِر رقائق ثنائيات الليزر اختلافات في الطاقة بطبيعتها. وبدون فرز أو تعويض مناسبين، قد تؤدي هذه الاختلافات إلى تفاوت في شدة الضخ في المنطقة المستهدفة.
②أخطاء في أنظمة التوجيه والتركيز
يمكن أن تتسبب عدم المحاذاة أو العيوب في المكونات البصرية (على سبيل المثال، عدسات FAC/SAC، ومصفوفات العدسات الدقيقة، ومقرنات الألياف) في انحراف أجزاء من الشعاع عن الهدف المقصود، مما يؤدي إلى إنشاء نقاط ساخنة أو مناطق ميتة.
③تأثيرات التدرج الحراري
ليزرات أشباه الموصلات حساسة للغاية لدرجة الحرارة. قد يؤدي سوء تصميم المشتت الحراري أو التبريد غير المتساوي إلى انحراف الطول الموجي بين الشرائح المختلفة، مما يؤثر على كفاءة الاقتران واتساق المخرجات.
④تصميم مخرج الألياف غير الكافي
في هياكل الإخراج متعددة النواة أو هياكل الجمع بين الحزم، يمكن أن يؤدي تخطيط النواة غير المناسب أيضًا إلى توزيع غير موحد لضوء المضخة في وسط المكسب.
3. تقنيات لتحسين تجانس الكسب
①فرز الرقائق ومطابقة الطاقة
قم بفحص وتجميع شرائح الصمام الثنائي الليزري بدقة لضمان طاقة خرج ثابتة داخل كل وحدة، مما يقلل من ارتفاع درجة الحرارة الموضعية ونقاط الكسب الساخنة.
②التصميم البصري الأمثل
استخدم البصريات غير التصويرية أو العدسات المتجانسة (على سبيل المثال، مجموعات العدسات الدقيقة) لتحسين تداخل الشعاع ودقة التركيز، وبالتالي تسطيح ملف تعريف ضوء المضخة.
③الإدارة الحرارية المحسنة
استخدم مواد ذات موصلية حرارية عالية (على سبيل المثال، CuW، وCVD diamond) واستراتيجيات التحكم في درجة الحرارة الموحدة لتقليل تقلبات درجة الحرارة من رقاقة إلى أخرى والحفاظ على الناتج المستقر.
④تجانس شدة الضوء
قم بدمج الموزعات أو عناصر تشكيل الشعاع على طول مسار ضوء المضخة لتحقيق توزيع مكاني أكثر توازناً للضوء داخل وسيط المكسب.
4. القيمة العملية في التطبيقات الواقعية
في أنظمة الليزر المتطورة—مثل المعالجة الصناعية الدقيقة، وتعيين الليزر العسكري، والعلاج الطبي، والبحث العلمي—يُعدّ استقرار وجودة شعاع الليزر أمرًا بالغ الأهمية. يؤثر التوزيع غير المنتظم للكسب بشكل مباشر على موثوقية النظام ودقته، خاصةً في الحالات التالية:
①الليزر النبضي عالي الطاقة: يتجنب التشبع المحلي أو التأثيرات غير الخطية
②مضخمات الليزر الليفي: تعمل على قمع تراكم ASE (الانبعاث التلقائي المضخم)
③أنظمة LIDAR وتحديد المدى: تحسين دقة القياس وإمكانية التكرار
④الليزر الطبي: يضمن التحكم الدقيق في الطاقة أثناء العلاجات
5. الخاتمة
قد لا يكون اتساق توزيع الكسب هو المعيار الأبرز في وحدة المضخة، ولكنه ضروري لتشغيل أنظمة الليزر عالية الأداء بكفاءة. مع تزايد الطلب على جودة الليزر واستقراره، يجب على مصنعي وحدات المضخة معالجة..."التحكم في التوحيد”كعملية أساسية—تحسين اختيار الشريحة والتصميم الهيكلي والاستراتيجيات الحرارية بشكل مستمر لتوفير مصادر ليزر أكثر موثوقية وثباتًا للتطبيقات اللاحقة.
هل أنت مهتم بكيفية تحسين تجانس الكسب في وحدات مضخاتنا؟ تواصل معنا اليوم لمعرفة المزيد عن حلولنا ودعمنا الفني.
وقت النشر: ٢٠ أغسطس ٢٠٢٥