ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകളുടെ ഡൈവേർജൻസ് ആംഗിൾ: ബ്രോഡ് ബീമുകൾ മുതൽ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ വരെ.

ഉയർന്ന പവർ ലേസർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ, ലേസർ പമ്പിംഗ്, വ്യാവസായിക സംസ്കരണം, മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ശാസ്ത്ര ഗവേഷണം തുടങ്ങിയ മേഖലകളിൽ ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകൾ ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്തതായി മാറിയിരിക്കുന്നു. മികച്ച പവർ ഡെൻസിറ്റി, മോഡുലാർ സ്കേലബിളിറ്റി, ഉയർന്ന ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ കാര്യക്ഷമത എന്നിവയാൽ, ഈ ഉപകരണങ്ങൾ പല ആധുനിക ലേസർ സിസ്റ്റങ്ങളുടെയും കാതലായ ഭാഗമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ലേസർ ഡയോഡ് ബാറിന്റെ നിരവധി പ്രകടന സൂചകങ്ങളിൽ, ഒരു പാരാമീറ്റർ പലപ്പോഴും അവഗണിക്കപ്പെടുന്നു, പക്ഷേ നിർണായകമായി പ്രധാനമാണ്: ഡൈവേഴ്‌സ് ആംഗിൾ. ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകളിലെ ഡൈവേഴ്‌സ് ആംഗിളിന്റെ സവിശേഷതകൾ, ഭൗതിക ഉത്ഭവം, പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ എന്നിവ ഈ ലേഖനം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നു - ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡിസൈൻ അത് എങ്ങനെ ഫലപ്രദമായി കൈകാര്യം ചെയ്യും.

1. ഒരു വ്യതിചലന കോൺ എന്താണ്?

ലേസർ ബീം സ്വതന്ത്ര സ്ഥലത്ത് വ്യാപിക്കുമ്പോൾ അത് എങ്ങനെ വ്യാപിക്കുന്നുവെന്ന് ഡൈവേർജൻസ് ആംഗിൾ വിവരിക്കുന്നു. എമിഷൻ ഫസറ്റിൽ നിന്ന് ബീം എത്രത്തോളം വികസിക്കുന്നുവെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകളിൽ, ഡൈവേർജൻസ് ആംഗിൾ രണ്ട് പ്രധാന ദിശകളിൽ ശക്തമായ അസമമിതി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:

വേഗതയേറിയ അച്ചുതണ്ട്: ബാർ പ്രതലത്തിന് ലംബമായി. വികിരണ മേഖല വളരെ ഇടുങ്ങിയതാണ് (സാധാരണയായി 1–2 µm), ഇത് വലിയ വ്യതിചലന കോണുകളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, പലപ്പോഴും 30°–45° അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കൂടുതൽ.

സ്ലോ ആക്സിസ്: ബാറിന്റെ നീളത്തിന് സമാന്തരമായി. എമിഷൻ മേഖല വളരെ വിശാലമാണ് (നൂറുകണക്കിന് മൈക്രോൺ), അതിന്റെ ഫലമായി ചെറിയ വ്യതിചലന കോണുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു, സാധാരണയായി ഏകദേശം 5°–15°.

ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകൾ ഉൾപ്പെടുന്ന സിസ്റ്റം ഇന്റഗ്രേഷനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഡിസൈൻ വെല്ലുവിളിയാണ് ഈ അസമമായ വ്യത്യാസം.

2. വ്യതിചലനത്തിന്റെ ഭൗതിക ഉത്ഭവം

വേവ്ഗൈഡ് ഘടനയും എമിഷൻ ഫേസറ്റ് വലുപ്പവുമാണ് പ്രധാനമായും വ്യതിചലന കോൺ നിർണ്ണയിക്കുന്നത്:

വേഗതയേറിയ അച്ചുതണ്ടിൽ, വികിരണ വിസ്തീർണ്ണം വളരെ ചെറുതാണ്. ഡിഫ്രാക്ഷൻ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, ചെറിയ അപ്പർച്ചറുകൾ വലിയ വ്യതിയാനത്തിന് കാരണമാകുന്നു.

മന്ദഗതിയിലുള്ള അക്ഷത്തിൽ, ബീം ഒന്നിലധികം എമിറ്ററുകളിലൂടെ ബാറിന്റെ നീളത്തിൽ വികസിക്കുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി ഒരു ചെറിയ വ്യതിചലന കോണിൽ എത്തിച്ചേരുന്നു.

തൽഫലമായി, ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകൾ അന്തർലീനമായി വേഗതയേറിയ അക്ഷത്തിൽ ഉയർന്ന വ്യതിയാനവും വേഗതയേറിയ അക്ഷത്തിൽ കുറഞ്ഞ വ്യതിയാനവും കാണിക്കുന്നു.

3. ഡൈവേർജൻസ് ആംഗിൾ സിസ്റ്റം ഡിസൈനിനെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു

① കോളിമേഷനും ബീം ഷേപ്പിംഗിനും ഉയർന്ന ചെലവ്

റോ ബീമിന്റെ ഉയർന്ന അസമമിതി കാരണം, FAC (ഫാസ്റ്റ് ആക്സിസ് കോളിമേഷൻ), SAC (സ്ലോ ആക്സിസ് കോളിമേഷൻ) ഒപ്റ്റിക്സ് ഉപയോഗിക്കണം. ഇത് സിസ്റ്റം സങ്കീർണ്ണത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഉയർന്ന ഇൻസ്റ്റലേഷൻ കൃത്യതയും താപ സ്ഥിരതയും ആവശ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

② പരിമിതമായ ഫൈബർ കപ്ലിംഗ് കാര്യക്ഷമത

മൾട്ടിമോഡ് ഫൈബറുകളിലേക്കോ, ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളിലേക്കോ, ആസ്ഫെറിക് ലെൻസുകളിലേക്കോ ലേസർ ബാറുകൾ കൂട്ടിച്ചേർക്കുമ്പോൾ, വലിയ ഫാസ്റ്റ്-ആക്സിസ് ഡൈവേർജൻസ് ബീം "സ്പിൽഓവർ" എന്നതിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, ഇത് കപ്ലിംഗ് കാര്യക്ഷമത കുറയ്ക്കുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ നഷ്ടത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഉറവിടമാണ് ഡൈവേർജൻസ്.

③ മൊഡ്യൂൾ സ്റ്റാക്കിംഗിലെ ബീം ഗുണനിലവാരം

മൾട്ടി-ബാർ സ്റ്റാക്ക് ചെയ്ത മൊഡ്യൂളുകളിൽ, മോശമായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്ന വ്യതിയാനം അസമമായ ബീം ഓവർലാപ്പിനോ ഫാർ-ഫീൽഡ് വികലതയ്‌ക്കോ കാരണമാകും, ഇത് ഫോക്കസിംഗ് കൃത്യതയെയും താപ വിതരണത്തെയും ബാധിക്കുന്നു.

4. ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകളിലെ വ്യതിചലനം എങ്ങനെ നിയന്ത്രിക്കാം, ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാം

ഡിവൈസ് ഘടനയാണ് വ്യതിയാനത്തെ പ്രധാനമായും നിർവചിക്കുന്നതെങ്കിലും, ഒപ്റ്റിമൈസേഷനായി നിരവധി സിസ്റ്റം-ലെവൽ തന്ത്രങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാം:

① (ഓഡിയോ)എഫ്എസി ലെൻസുകളുടെ ഉപയോഗം

എമിറ്റിംഗ് ഫേസറ്റിന് സമീപം ഒരു ഫാസ്റ്റ്-ആക്സിസ് കൊളിമേഷൻ ലെൻസ് സ്ഥാപിക്കുന്നത് ബീം കംപ്രസ് ചെയ്യുകയും ഫാസ്റ്റ് ആക്സിസിലെ വ്യതിചലനം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു - മിക്ക ഡിസൈനുകളിലും ഇത് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

② (ഓഡിയോ)അധിക രൂപപ്പെടുത്തലിനുള്ള SAC ലെൻസുകൾ

സ്ലോ-ആക്സിസ് ഡൈവേർജൻസ് കുറവാണെങ്കിലും, ഏകീകൃത ഔട്ട്പുട്ട് നേടുന്നതിന് അറേകളിലോ ലൈൻ-ലൈറ്റ് സ്രോതസ്സുകളിലോ ഷേപ്പിംഗ് ഇപ്പോഴും ആവശ്യമാണ്.

③ ③ മിനിമംബീം കോമ്പിനേഷനും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഷേപ്പിംഗ് ഡിസൈനും

മൈക്രോ-ലെൻസ് അറേകൾ, സിലിണ്ടർ ലെൻസുകൾ, അല്ലെങ്കിൽ ഘടനാപരമായ ഒപ്റ്റിക്സ് എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഒന്നിലധികം ലേസർ ബീമുകളെ ഉയർന്ന തെളിച്ചമുള്ളതും ഏകീകൃതവുമായ ഔട്ട്‌പുട്ടിലേക്ക് രൂപപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കും.

④ (ഓഡിയോ)ഉപകരണ-തല വേവ്ഗൈഡ് ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ

സജീവ പാളിയുടെ കനം, വേവ്ഗൈഡ് ഡിസൈൻ, ഗ്രേറ്റിംഗ് ഘടനകൾ എന്നിവ ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ ചിപ്പ് ലെവലിൽ നിന്നുള്ള ഫാസ്റ്റ്-ആക്സിസ് ഡൈവേർജൻസ് കൂടുതൽ പരിഷ്കരിക്കാൻ കഴിയും.

5. യഥാർത്ഥ ലോക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെ വ്യതിചലന നിയന്ത്രണം

① (ഓഡിയോ)ലേസർ പമ്പ് ഉറവിടങ്ങൾ

ഉയർന്ന പവർ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ ഫൈബർ ലേസർ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ, ലേസർ ഡയോഡ് ബാറുകൾ പമ്പ് സ്രോതസ്സുകളായി വർത്തിക്കുന്നു. വ്യതിചലനം നിയന്ത്രിക്കുന്നത് - പ്രത്യേകിച്ച് ഫാസ്റ്റ് ആക്സിസിൽ - കപ്ലിംഗ് കാര്യക്ഷമതയും ബീം ഫോക്കസിംഗും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

② (ഓഡിയോ)മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ

ലേസർ തെറാപ്പി, മുടി നീക്കം ചെയ്യൽ തുടങ്ങിയ സംവിധാനങ്ങൾക്ക്, ഡൈവേർജൻസ് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത് കൂടുതൽ ഏകീകൃത ഊർജ്ജ വിതരണവും സുരക്ഷിതവും കൂടുതൽ ഫലപ്രദവുമായ ചികിത്സയും ഉറപ്പാക്കുന്നു.

③ ③ മിനിമംവ്യാവസായിക മെറ്റീരിയൽ സംസ്കരണം

ലേസർ വെൽഡിങ്ങിലും കട്ടിംഗിലും, ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ഡൈവേർജൻസ് ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി, മികച്ച ഫോക്കസ്, കൂടുതൽ കൃത്യവും കാര്യക്ഷമവുമായ പ്രോസസ്സിംഗ് എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു.

6. ഉപസംഹാരം

ലേസർ ഡയോഡ് ബാറിന്റെ ഡൈവേർജൻസ് ആംഗിൾ ഒരു നിർണായക പരിവർത്തന പോയിന്റാണ് - മൈക്രോ-സ്കെയിൽ ചിപ്പ് ഫിസിക്സിൽ നിന്ന് മാക്രോ-സ്കെയിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളിലേക്കുള്ള പരിവർത്തന പോയിന്റ്.
ഇത് ഒരു ബീം ഗുണനിലവാര സൂചകമായും സംയോജനത്തിനുള്ള ഒരു ഡിസൈൻ അതിർത്തിയായും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ആപ്ലിക്കേഷൻ ആവശ്യങ്ങളും സിസ്റ്റം സങ്കീർണ്ണതയും വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുമ്പോൾ, ലേസർ നിർമ്മാതാക്കൾക്കും ഇന്റഗ്രേറ്റർമാർക്കും ഒരുപോലെ - പ്രത്യേകിച്ച് ഉയർന്ന ശക്തി, തെളിച്ചം, വിശ്വാസ്യത എന്നിവയിലേക്ക് മുന്നേറുന്നതിന് - വ്യതിചലനം മനസ്സിലാക്കുന്നതും നിയന്ത്രിക്കുന്നതും ഒരു പ്രധാന കഴിവായി മാറുന്നു.