W nowoczesnej technologii laserowej moduły pompujące diody stały się idealnym źródłem pompującym dla laserów półprzewodnikowych i światłowodowych ze względu na wysoką wydajność, niezawodność i kompaktową konstrukcję. Jednak jednym z kluczowych czynników wpływających na ich wydajność wyjściową i stabilność systemu jest równomierny rozkład wzmocnienia w module pompującym.
1. Czym jest równomierność rozkładu wzmocnienia?
W modułach pompujących diody, wiele pasm diod laserowych jest ułożonych w matrycę, a ich światło pompujące jest dostarczane do ośrodka wzmacniającego (takiego jak światłowód domieszkowany Yb lub kryształ Nd:YAG) za pośrednictwem układu optycznego. Nierównomierny rozkład mocy światła pompującego prowadzi do asymetrycznego wzmocnienia w ośrodku wzmacniającym, co skutkuje:
①Pogorszona jakość wiązki wyjściowej lasera
②Obniżona ogólna wydajność konwersji energii
③Zwiększone obciążenie cieplne i skrócona żywotność systemu
④Wyższe ryzyko uszkodzenia optycznego podczas eksploatacji
Dlatego osiągnięcie jednorodności przestrzennej rozsyłu światła przez pompę jest kluczowym celem technicznym podczas projektowania i produkcji modułów pomp.
2. Najczęstsze przyczyny nierównomiernego rozkładu wzmocnienia
①Zmiany mocy emisji chipów
Chipy diod laserowych z natury charakteryzują się wahaniami mocy. Bez odpowiedniego sortowania lub kompensacji, różnice te mogą prowadzić do nierównomiernej intensywności pompowania w całym obszarze docelowym.
②Błędy w układach kolimacji i ogniskowania
Niewspółosiowość lub wady elementów optycznych (np. soczewek FAC/SAC, matryc mikrosoczewek, sprzęgaczy światłowodowych) mogą sprawić, że części wiązki będą odchylać się od zamierzonego celu, tworząc punkty aktywne lub martwe strefy.
③Efekty gradientu termicznego
Lasery półprzewodnikowe są bardzo wrażliwe na temperaturę. Niewłaściwa konstrukcja radiatora lub nierównomierne chłodzenie mogą powodować dryft długości fali między różnymi układami, wpływając na wydajność sprzężenia i spójność wyjściową.
④Niewłaściwa konstrukcja wyjścia światłowodowego
W przypadku światłowodów wielordzeniowych lub struktur wyjściowych łączących wiązki nieprawidłowe rozmieszczenie rdzeni może również skutkować nierównomiernym rozkładem światła pompującego w ośrodku wzmocnienia.
3. Techniki poprawy jednorodności wzmocnienia
①Sortowanie chipów i dopasowywanie mocy
Precyzyjne ekranowanie i grupowanie układów diod laserowych w celu zapewnienia spójnej mocy wyjściowej w każdym module, minimalizując lokalne przegrzanie i punkty zwiększonego wzmocnienia.
②Zoptymalizowana konstrukcja optyczna
Zastosuj optykę nieobrazową lub soczewki homogenizujące (np. mikrosoczewki), aby poprawić nakładanie się wiązek i dokładność ogniskowania, spłaszczając w ten sposób profil światła pompy.
③Ulepszone zarządzanie termiczne
Stosuj materiały o wysokiej przewodności cieplnej (np. CuW, diament CVD) i strategie równomiernej kontroli temperatury, aby ograniczyć wahania temperatury między układami scalonymi i utrzymać stabilną wydajność.
④Homogenizacja intensywności światła
W celu uzyskania bardziej równomiernego rozproszenia światła w ośrodku wzmocnienia należy zastosować dyfuzory lub elementy kształtujące wiązkę wzdłuż ścieżki światła pompy.
4. Praktyczna wartość w zastosowaniach w świecie rzeczywistym
W zaawansowanych systemach laserowych—takich jak precyzyjna obróbka przemysłowa, wojskowe oznaczenia laserowe, leczenie medyczne i badania naukowe—Stabilność i jakość wiązki lasera są najważniejsze. Nierównomierny rozkład wzmocnienia bezpośrednio wpływa na niezawodność i dokładność systemu, szczególnie w następujących scenariuszach:
①Wysokoenergetyczne lasery impulsowe: zapobiegają lokalnemu nasyceniu lub efektom nieliniowym
②Wzmacniacze laserów światłowodowych: Tłumią gromadzenie się ASE (wzmocnionej emisji spontanicznej)
③Systemy LIDAR i dalmierze: Zwiększają dokładność i powtarzalność pomiarów
④Lasery medyczne: zapewniają precyzyjną kontrolę energii podczas zabiegów
5. Wnioski
Jednorodność rozkładu wzmocnienia może nie być najbardziej widocznym parametrem modułu pompy, ale jest niezbędna do niezawodnego zasilania wysokowydajnych systemów laserowych. Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących jakości i stabilności lasera, producenci modułów pompy muszą traktować…„kontrola jednolitości”jako proces podstawowy—ciągłe udoskonalanie doboru układów scalonych, projektu konstrukcyjnego i strategii termicznych w celu zapewnienia bardziej niezawodnych i spójnych źródeł laserowych do dalszych zastosowań.
Interesuje Cię, jak optymalizujemy jednorodność wzmocnienia w naszych modułach pompowych? Skontaktuj się z nami już dziś, aby dowiedzieć się więcej o naszych rozwiązaniach i wsparciu technicznym.
Czas publikacji: 20-08-2025