ເລເຊີ semiconductor ຄູ່ໄຟເບີ

ຄໍານິຍາມ: ໄດໂອດເລເຊີທີ່ແສງທີ່ສ້າງຂຶ້ນແມ່ນບວກໃສ່ກັບເສັ້ນໄຍ optical.

ໃນຫຼາຍໆກໍລະນີ, ມັນ ຈຳ ເປັນຕ້ອງໄດ້ສົມທົບກັບແສງຜົນຜະລິດຈາກເລເຊີ diode ເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ optical ເພື່ອໃຫ້ແສງສະຫວ່າງສາມາດຖືກສົ່ງໄປຫາບ່ອນທີ່ຕ້ອງການ. lasers semiconductor ຄູ່ດ້ວຍເສັ້ນໄຍມີຂໍ້ດີດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

1. ເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກເສັ້ນໄຍ optical ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນກ້ຽງແລະເປັນວົງ, ແລະຄຸນນະພາບຂອງ beam ແມ່ນ symmetrical, ເຊິ່ງສະດວກຫຼາຍໃນການນໍາໃຊ້. ຕົວຢ່າງ, optics ສະລັບສັບຊ້ອນຫນ້ອຍຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສ້າງຈຸດປັ໊ມວົງສໍາລັບ lasers ແຂງ-state pumped ສິ້ນສຸດ.

2. ຖ້າ laser diode ແລະອຸປະກອນເຮັດຄວາມເຢັນຂອງມັນຖືກໂຍກຍ້າຍອອກຈາກຫົວ laser ແຂງ, laser ຈະກາຍເປັນຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍແລະມີພື້ນທີ່ພຽງພໍເພື່ອວາງພາກສ່ວນ optical ອື່ນໆ.

3. ການທົດແທນ lasers semiconductor ຄູ່ optically unqualified ບໍ່ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການປ່ຽນແປງການຈັດລຽງຂອງອຸປະກອນ.

4. ອຸປະກອນເຊື່ອມຕໍ່ optical ແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະນໍາໃຊ້ໃນການປະສົມປະສານກັບອຸປະກອນໃຍແກ້ວນໍາແສງອື່ນໆ.

Fiber Coupled Semiconductor ປະເພດເລເຊີ

ເລເຊີ diode ສໍາເລັດຮູບຈໍານວນຫຼາຍແມ່ນຄູ່ກັບເສັ້ນໄຍ, ປະກອບດ້ວຍ optics ທີ່ມີເສັ້ນໃຍທີ່ເຂັ້ມແຂງຫຼາຍໃນຊຸດເລເຊີ. ເລເຊີ diode ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃຊ້ເສັ້ນໄຍແລະເຕັກໂນໂລຢີທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ກໍລະນີທີ່ງ່າຍດາຍທີ່ສຸດແມ່ນວ່າ VCSEL (Vertical Cavity Surface Radiation Laser) ປົກກະຕິແລ້ວ radiates beam ທີ່ມີຄຸນະພາບ beam ສູງຫຼາຍ, beam divergence ຂະຫນາດກາງ, ບໍ່ມີ astigmatism, ແລະການແຜ່ກະຈາຍຄວາມເຂັ້ມຂອງວົງ. ການຖ່າຍຮູບຈຸດຮັງສີເຂົ້າໄປໃນຫຼັກຂອງເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວຕ້ອງການເລນຊົງກົມ. ປະສິດທິພາບການເຊື່ອມຈອດສາມາດບັນລຸ 70-80%. ເສັ້ນໃຍແກ້ວນໍາແສງຍັງສາມາດຖືກສົມທົບໂດຍກົງເຂົ້າໄປໃນຫນ້າລັງສີຂອງ VCSEL.

diodes laser ຂອບຂະຫນາດນ້ອຍຍັງ radiate ຮູບແບບທາງກວ້າງຂອງພື້ນດຽວແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສາມາດ, ໃນຫຼັກການ, ຄູ່ປະສິດທິພາບເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າຫາກວ່າພຽງແຕ່ເປັນເລນ spherical ງ່າຍດາຍຖືກນໍາໃຊ້, ellipticity ຂອງ beam ໄດ້ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍປະສິດທິພາບການເຊື່ອມ. ແລະມຸມຂອງ beam divergence ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່ໃນຢ່າງຫນ້ອຍຫນຶ່ງທິດທາງ, ດັ່ງນັ້ນເລນຈໍາເປັນຕ້ອງມີຮູຮັບແສງຕົວເລກທີ່ຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່. ບັນຫາອີກປະການຫນຶ່ງແມ່ນ astigmatism ທີ່ມີຢູ່ໃນແສງສະຫວ່າງຜົນຜະລິດຂອງ diode, ໂດຍສະເພາະແມ່ນ diode ໄດ້ຮັບຄໍາແນະນໍາ, ເຊິ່ງສາມາດໄດ້ຮັບການຊົດເຊີຍໂດຍໃຊ້ທັດສະນະທີ່ເປັນຮູບທໍ່ກົມເພີ່ມເຕີມ. ຖ້າພະລັງງານຜົນຜະລິດໄດ້ເຖິງຫຼາຍຮ້ອຍ milliwatts, ໄດໂອດເລເຊີທີ່ມີເສັ້ນໄຍຄູ່ກັບເສັ້ນໄຍສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສູບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສາຍໄຟເບີ erbium-doped.

ຮູບທີ 2: ແຜນຜັງຂອງໄດໂອດເລເຊີທີ່ມີເສັ້ນໄຍທີ່ມີພະລັງງານຕໍ່າແບບງ່າຍດາຍ. ເລນ spherical ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອຖ່າຍຮູບແສງທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກຫນ້າດິນຂອງ laser diode ໄປສູ່ແກນເສັ້ນໄຍ. Beam ellipticity ແລະ astigmatism ຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບການເຊື່ອມ.

diodes laser ພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ແມ່ນ spatially multi-mode ໃນທິດທາງຂອງ radiation. ຖ້າທ່ານພຽງແຕ່ຮູບຮ່າງຂອງລໍາວົງກົມຜ່ານເລນເປັນຮູບທໍ່ກົມ (ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ: ເລນເສັ້ນໄຍ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3) ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ multimode, ຄວາມສະຫວ່າງສ່ວນໃຫຍ່ຈະສູນເສຍໄປເພາະວ່າລໍາແສງທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໃນທິດທາງແກນໄວ. ຄຸນນະພາບບໍ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້. ຕົວຢ່າງ, ແສງສະຫວ່າງທີ່ມີພະລັງງານ 1W ສາມາດເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ multimode ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງຫຼັກຂອງ 50 microns ແລະຮູຮັບແສງຕົວເລກຂອງ 0.12. ແສງສະຫວ່າງນີ້ແມ່ນພຽງພໍທີ່ຈະສູບເລເຊີທີ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາເຊັ່ນເລເຊີ microchip. ເຖິງແມ່ນວ່າການປ່ອຍແສງ 10W ແມ່ນເປັນໄປໄດ້.

ຮູບທີ 3: ແຜນຜັງຂອງໄດໂອດເລເຊີຂະໜາດໃຫຍ່ທີ່ປະສົມປະສານກັນແບບ optically. ເລນໃຍແກ້ວນໍາແສງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສົມທົບແສງສະຫວ່າງໃນທິດທາງແກນໄວ.

ເທກໂນໂລຍີເລເຊີບໍລະອົດແບນທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງແມ່ນຈະສ້າງຮູບຮ່າງຂອງລຳແສງໃຫ້ມີຄຸນນະພາບຂອງລຳແສງທີ່ສົມມາດມາຕຖານ (ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ລັດສະໝີຂອງລຳແສງ) ກ່ອນຈະຍິງມັນ. ອັນນີ້ຍັງສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມສະຫວ່າງສູງຂຶ້ນ.

ໃນ diode arrays, ບັນຫາຂອງຄຸນນະພາບ beam asymmetric ແມ່ນຮ້າຍແຮງກວ່າເກົ່າ. ຜົນຜະລິດຂອງແຕ່ລະ transmitter ອາດຈະຖືກສົມທົບເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນມັດເສັ້ນໄຍ. ເສັ້ນໃຍ optical ຖືກຈັດລຽງເປັນເສັ້ນຢູ່ຂ້າງຫນຶ່ງຂອງ array diode, ແຕ່ທ້າຍຜົນຜະລິດໄດ້ຖືກຈັດລຽງຢູ່ໃນ array ວົງ. A beam shaper ສາມາດນໍາໃຊ້ເພື່ອບັນລຸຄຸນນະພາບ beam symmetrical ກ່ອນທີ່ຈະເປີດຕົວ beam ເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ multimode. ອັນນີ້ເຮັດໃຫ້ແສງ 30W ສົມທົບກັບເສັ້ນໄຍເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 200 micron ທີ່ມີຮູຮັບແສງຕົວເລກ 0.22. ອຸປະກອນນີ້ສາມາດໃຊ້ເພື່ອສູບເລເຊີ Nd:YAG ຫຼື Nd:YVO4 ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພະລັງງານຜົນຜະລິດປະມານ 15W.

ໃນ stacks diode, ເສັ້ນໃຍທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງຫຼັກຂະຫນາດໃຫຍ່ແມ່ນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປ. ແສງສະຫວ່າງຫຼາຍຮ້ອຍວັດ (ຫຼືແມ້ກະທັ້ງຫຼາຍກິໂລວັດ) ສາມາດສົມທົບກັບເສັ້ນໄຍແກ້ວນໍາແສງທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງຫຼັກຂອງ 600 microns ແລະ aperture ຕົວເລກຂອງ 0.22.

ຂໍ້ເສຍຂອງການເຊື່ອມເສັ້ນໄຍ.

ຂໍ້ເສຍບາງອັນຂອງເລເຊີ semiconductor ທີ່ມີເສັ້ນໃຍທຽບກັບເລເຊີລັງສີໃນຊ່ອງຫວ່າງລວມມີ:

ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ສູງຂຶ້ນ. ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສາມາດຫຼຸດລົງຖ້າຫາກວ່າການຈັດການ beam ແລະຂະບວນການສາຍສົ່ງແມ່ນງ່າຍດາຍ.

ພະລັງງານຜົນຜະລິດແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າເລັກນ້ອຍແລະສໍາຄັນກວ່າຄວາມສະຫວ່າງ. ການສູນເສຍຄວາມສະຫວ່າງບາງຄັ້ງແມ່ນໃຫຍ່ຫຼາຍ (ຫຼາຍກວ່າຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດ) ແລະບາງຄັ້ງກໍ່ມີຂະຫນາດນ້ອຍ, ອີງຕາມເຕັກໂນໂລຢີການເຊື່ອມເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້. ໃນບາງກໍລະນີນີ້ບໍ່ສໍາຄັນ, ແຕ່ໃນກໍລະນີອື່ນໆມັນກາຍເປັນບັນຫາ, ເຊັ່ນໃນການອອກແບບຂອງ diode-pumped lasers ຫຼື lasers ເສັ້ນໄຍພະລັງງານສູງ.

ໃນກໍລະນີຫຼາຍທີ່ສຸດ (ໂດຍສະເພາະເສັ້ນໄຍ multimode), ເສັ້ນໄຍແມ່ນການຮັກສາ polarization. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ແສງສະຫວ່າງຜົນຜະລິດຂອງເສັ້ນໄຍແມ່ນເປັນ polarized ບາງສ່ວນ, ແລະຖ້າຫາກວ່າເສັ້ນໄຍໄດ້ຖືກຍ້າຍຫຼືການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມ, ສະຖານະ polarization ຈະມີການປ່ຽນແປງ. ຖ້າການດູດຊຶມຂອງປັ໊ມແມ່ນຂຶ້ນກັບ polarization, ນີ້ສາມາດສ້າງບັນຫາຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ສໍາຄັນໃນ lasers ແຂງຂອງ diode-pumped.