Yuqori quvvatli lazer qo'llanilishi kengayib borayotganligi sababli, lazer diodli shtangalar lazer nasoslari, sanoat ishlov berish, tibbiy uskunalar va ilmiy tadqiqotlar kabi sohalarda ajralmas bo'lib qoldi. Ajoyib quvvat zichligi, modulli miqyoslanishi va yuqori elektro-optik samaradorligi bilan ushbu qurilmalar ko'plab zamonaviy lazer tizimlarining markazida turadi. Shunga qaramay, lazer diodli shtanganing ko'plab ishlash ko'rsatkichlari orasida bitta parametr ko'pincha e'tibordan chetda qoladi, ammo juda muhim: divergensiya burchagi. Ushbu maqolada lazer diodli shtangalardagi divergensiya burchagining xususiyatlari, jismoniy kelib chiqishi va oqibatlari va optik dizayn uni qanday samarali boshqarishi o'rganiladi.
1. Divergensiya burchagi nima?
Divergensiya burchagi lazer nurining bo'sh joyda tarqalish jarayonida qanday tarqalishini tavsiflaydi. Bu nurning emissiya tomonidan qanchalik kengayishini ko'rsatadi. Lazer diodli liniyalarda divergensiya burchagi ikkita asosiy yo'nalishda kuchli assimetriyani namoyon etadi:
Tez o'q: Bar yuzasiga perpendikulyar. Emissiya maydoni juda tor (odatda 1-2 µm), bu esa katta divergensiya burchaklariga olib keladi, ko'pincha 30°–45° yoki undan ko'proq.
Sekin o'q: Bar uzunligiga parallel. Emissiya maydoni ancha kengroq (yuzlab mikron), natijada divergensiya burchaklari kichikroq, odatda 5°–15° atrofida.
Ushbu assimetrik divergensiya lazer diodli panellarni o'z ichiga olgan tizim integratsiyasi uchun asosiy dizayn muammosidir.
2. Divergensiyaning jismoniy kelib chiqishi
Divergensiya burchagi asosan to'lqin yo'riqnomasining tuzilishi va emissiya fasetining o'lchami bilan belgilanadi:
Tez o'qda emissiya maydoni juda kichik. Difraksiya nazariyasiga ko'ra, kichikroq teshiklar katta divergentsiyaga olib keladi.
Sekin o'qda, nur bir nechta emitentlar bo'ylab chiziq uzunligi bo'ylab kengayadi, natijada divergensiya burchagi kichikroq bo'ladi.
Natijada, lazer diodli chiziqlari tez o'qda yuqori divergentsiyani va sekin o'qda past divergentsiyani namoyon etadi.
3. Divergensiya burchagi tizim dizayniga qanday ta'sir qiladi
① Kollimatsiya va nurlarni shakllantirishning yuqori narxi
Xom nurning yuqori assimetriyasi tufayli FAC (Tez o'qli kollimatsiya) va SAC (Sekin o'qli kollimatsiya) optikasidan foydalanish kerak. Bu tizimning murakkabligini oshiradi va yuqori o'rnatish aniqligi va termal barqarorlikni talab qiladi.
② Cheklangan tolali ulanish samaradorligi
Lazer tayoqchalarini ko'p rejimli tolalarga, optik tizimlarga yoki asferik linzalarga ulashda katta tez o'qli divergentsiya nurning "to'kilishiga" olib kelishi mumkin, bu esa ulanish samaradorligini pasaytiradi. Divergentsiya optik yo'qotishning asosiy manbaidir.
③ Modullarni joylashtirishda nur sifati
Ko'p qatorli ustma-ust qo'yilgan modullarda yomon boshqariladigan divergensiya nurlarning notekis ustma-ust tushishiga yoki uzoq maydonning buzilishiga olib kelishi mumkin, bu esa fokus aniqligi va issiqlik taqsimotiga ta'sir qiladi.
4. Lazer diodli barlarda divergentsiyani qanday boshqarish va optimallashtirish mumkin
Divergensiya asosan qurilma tuzilishi bilan belgilanadigan bo'lsa-da, optimallashtirish uchun bir nechta tizim darajasidagi strategiyalardan foydalanish mumkin:
①FAC linzalaridan foydalanish
Tez o'qli kollimatsiya linzasini nurlantiruvchi tomonga yaqin joylashtirish nurni siqadi va tez o'qdagi divergentsiyani kamaytiradi - bu ko'pgina dizaynlarda juda muhimdir.
②Qo'shimcha shakl berish uchun SAC linzalari
Sekin o'qli divergensiya kichikroq bo'lsa-da, bir xil chiqishga erishish uchun massivlarda yoki chiziqli yorug'lik manbalarida shakllantirish talab qilinadi.
③Nurlarni birlashtirish va optik shakl berish dizayni
Mikro-linzalar massivlari, silindrsimon linzalar yoki tuzilgan optikadan foydalanish bir nechta lazer nurlarini yuqori yorqinlikdagi, bir xil chiqishga aylantirishga yordam beradi.
④Qurilma darajasidagi to'lqin qo'llanmasini optimallashtirish
Faol qatlam qalinligini, to'lqin yo'riqnomasi dizaynini va panjara tuzilmalarini sozlash chip sathidan tez o'q divergensiyasini yanada aniqroq qilishi mumkin.
5. Haqiqiy dunyo ilovalarida divergentsiyani boshqarish
①Lazer nasos manbalari
Yuqori quvvatli qattiq holatdagi yoki tolali lazer tizimlarida lazer diodli chiziqlar nasos manbalari bo'lib xizmat qiladi. Divergensiyani boshqarish, ayniqsa tez o'qda, ulanish samaradorligini va nurni fokuslashni yaxshilaydi.
②Tibbiy asboblar
Lazer terapiyasi va epilatsiya kabi tizimlar uchun divergentsiyani boshqarish energiya yetkazib berishning bir xilligini va xavfsizroq va samaraliroq davolanishni ta'minlaydi.
③Sanoat materiallarini qayta ishlash
Lazerli payvandlash va kesishda optimallashtirilgan divergensiya yuqori quvvat zichligiga, yaxshiroq fokuslanishga va aniqroq, samaraliroq ishlov berishga yordam beradi.
6. Xulosa
Lazerli diodli chiziqning divergensiya burchagi mikro-o'lchovli chip fizikasidan makro-o'lchovli optik tizimlarga o'tishning muhim nuqtasidir.
Bu nurlanish sifati ko'rsatkichi va integratsiya uchun dizayn chegarasi bo'lib xizmat qiladi. Ilova talablari va tizimning murakkabligi ortib borayotganligi sababli, divergentsiyani tushunish va nazorat qilish lazer ishlab chiqaruvchilari va integratorlari uchun, ayniqsa yuqori quvvat, yorqinlik va ishonchlilikka erishish uchun asosiy vakolatga aylanadi.
Nashr vaqti: 2025-yil 14-iyul