În tehnologia laser modernă, modulele de pompare cu diode au devenit sursa ideală de pompare pentru laserele în stare solidă și cu fibră, datorită eficienței ridicate, fiabilității și designului compact. Cu toate acestea, unul dintre factorii critici care afectează performanța lor de ieșire și stabilitatea sistemului este uniformitatea distribuției câștigului în cadrul modulului de pompare.
1. Ce este uniformitatea distribuției câștigului?
În modulele de pompare cu diode, mai multe bare de diode laser sunt aranjate într-o matrice, iar lumina lor de pompare este transmisă în mediul de amplificare (cum ar fi fibra dopată cu Yb sau cristalul Nd:YAG) printr-un sistem optic. Dacă distribuția puterii luminii de pompare este inegală, aceasta duce la o amplificare asimetrică în mediu, rezultând:
1.Calitatea degradată a fasciculului laser de ieșire
2.Eficiență generală redusă a conversiei energiei
③Creșterea stresului termic și reducerea duratei de viață a sistemului
④Risc mai mare de deteriorare optică în timpul funcționării
Prin urmare, obținerea uniformității spațiale în distribuția luminii pompei este un obiectiv tehnic crucial în proiectarea și fabricarea modulelor de pompă.
2. Cauze frecvente ale distribuției neuniforme a câștigului
1.Variații ale puterii de emisie a cipului
Cipurile cu diode laser prezintă în mod inerent variații de putere. Fără o sortare sau o compensare adecvată, aceste diferențe pot duce la o intensitate inconsistentă a pompei în zona țintă.
2.Erori în sistemele de colimare și focalizare
Nealinierile sau defectele componentelor optice (de exemplu, lentilele FAC/SAC, rețelele de microlentile, cuploarele de fibre) pot determina devierea unor părți ale fasciculului de la ținta dorită, creând puncte fierbinți sau zone inactive.
③Efectele gradientului termic
Laserele semiconductoare sunt foarte sensibile la temperatură. Designul deficitar al radiatorului sau răcirea neuniformă pot cauza deviația lungimii de undă între diferite cipuri, afectând eficiența cuplajului și consecvența ieșirii.
④Design inadecvat al ieșirii fibrei
În structurile de ieșire cu fibră optică multi-core sau cu combinare de fascicule, dispunerea necorespunzătoare a miezului poate duce, de asemenea, la o distribuție neuniformă a luminii pompei în mediul de amplificare.
3. Tehnici de îmbunătățire a uniformității amplificării
1.Sortarea cipurilor și potrivirea puterii
Ecranați și grupați cu precizie cipurile de diode laser pentru a asigura o putere de ieșire constantă în fiecare modul, reducând la minimum supraîncălzirea localizată și punctele fierbinți de amplificare.
2.Design optic optimizat
Se utilizează optică fără efect de imagistică sau lentile de omogenizare (de exemplu, rețele de microlentile) pentru a îmbunătăți suprapunerea fasciculului și precizia focalizării, aplatizând astfel profilul luminii pompei.
③Management termic îmbunătățit
Utilizați materiale cu conductivitate termică ridicată (de exemplu, CuW, diamant CVD) și strategii uniforme de control al temperaturii pentru a reduce fluctuațiile de temperatură de la un cip la altul și a menține un randament stabil.
④Omogenizarea intensității luminii
Încorporați difuzoare sau elemente de modelare a fasciculului de-a lungul traseului luminii pompei pentru a obține o distribuție spațială mai uniformă a luminii în mediul de amplificare.
4. Valoare practică în aplicații din lumea reală
În sistemele laser de înaltă performanță—cum ar fi procesarea industrială de precizie, desemnarea laserelor militare, tratamentul medical și cercetarea științifică—Stabilitatea și calitatea fasciculului laserului sunt primordiale. Distribuția neuniformă a câștigului are un impact direct asupra fiabilității și preciziei sistemului, în special în următoarele scenarii:
1.Lasere pulsate de înaltă energie: evită saturația locală sau efectele neliniare
2.Amplificatoare cu laser cu fibră: Suprimă acumularea de ASE (Emisie Spontană Amplificată)
③Sisteme LIDAR și de telemetrie: Îmbunătățesc precizia și repetabilitatea măsurătorilor
④Lasere medicale: Asigură un control precis al energiei în timpul tratamentelor
5. Concluzie
Uniformitatea distribuției amplificării poate să nu fie cel mai vizibil parametru al unui modul de pompare, dar este esențială pentru alimentarea fiabilă a sistemelor laser de înaltă performanță. Pe măsură ce cerințele privind calitatea și stabilitatea laserului continuă să crească, producătorii de module de pompare trebuie să trateze„controlul uniformității„ca proces central—rafinarea constantă a selecției cipurilor, a designului structural și a strategiilor termice pentru a oferi surse laser mai fiabile și mai consistente aplicațiilor din aval.
Vă interesează cum optimizăm uniformitatea amplificării în modulele noastre de pompare? Contactați-ne astăzi pentru a afla mai multe despre soluțiile și asistența noastră tehnică.
Data publicării: 20 august 2025