लेजर डायोड बार का विचलन कोण: चौड़ी बीम से लेकर उच्च-दक्षता वाले अनुप्रयोगों तक

उच्च-शक्ति लेज़र अनुप्रयोगों के निरंतर विस्तार के साथ, लेज़र डायोड बार लेज़र पंपिंग, औद्योगिक प्रसंस्करण, चिकित्सा उपकरण और वैज्ञानिक अनुसंधान जैसे क्षेत्रों में अपरिहार्य हो गए हैं। अपनी उत्कृष्ट शक्ति घनत्व, मॉड्यूलर स्केलेबिलिटी और उच्च विद्युत-प्रकाशिकीय दक्षता के कारण, ये उपकरण कई आधुनिक लेज़र प्रणालियों के मूल में हैं। फिर भी, लेज़र डायोड बार के कई प्रदर्शन संकेतकों में से एक पैरामीटर अक्सर अनदेखा किया जाता है, लेकिन वह अत्यंत महत्वपूर्ण है: विचलन कोण। यह लेख लेज़र डायोड बार में विचलन कोण की विशेषताओं, भौतिक उत्पत्ति और निहितार्थों का पता लगाता है - और यह भी बताता है कि प्रकाशिक डिज़ाइन इसे प्रभावी ढंग से कैसे नियंत्रित कर सकता है।

1. अपसरण कोण क्या होता है?

विचलन कोण यह बताता है कि मुक्त स्थान में प्रसार के दौरान लेजर किरण किस प्रकार फैलती है। यह दर्शाता है कि किरण उत्सर्जन बिंदु से कितनी दूर तक फैलती है। लेजर डायोड बार में, विचलन कोण दो मुख्य दिशाओं में प्रबल विषमता प्रदर्शित करता है:

तीव्र अक्ष: छड़ की सतह के लंबवत। उत्सर्जन क्षेत्र अत्यंत संकीर्ण होता है (आमतौर पर 1-2 µm), जिसके कारण विचलन कोण बहुत अधिक होता है, जो अक्सर 30°-45° या उससे अधिक होता है।

मंद अक्ष: छड़ की लंबाई के समानांतर। उत्सर्जन क्षेत्र बहुत चौड़ा होता है (सैकड़ों माइक्रोन), जिसके परिणामस्वरूप विचलन कोण छोटे होते हैं, आमतौर पर लगभग 5°-15°।

यह असममित विचलन लेजर डायोड बार से जुड़े सिस्टम एकीकरण के लिए एक प्रमुख डिजाइन चुनौती है।

2. विचलन का भौतिक मूल

विचलन कोण मुख्य रूप से वेवगाइड संरचना और उत्सर्जन फलक के आकार द्वारा निर्धारित होता है:

तीव्र अक्ष में, उत्सर्जन क्षेत्र अत्यंत छोटा होता है। विवर्तन सिद्धांत के अनुसार, छोटे छिद्र अधिक विचलन उत्पन्न करते हैं।

धीमी अक्ष में, किरण बार की लंबाई के साथ कई उत्सर्जकों के पार फैलती है, जिसके परिणामस्वरूप विचलन कोण छोटा हो जाता है।

परिणामस्वरूप, लेजर डायोड बार स्वाभाविक रूप से तीव्र अक्ष में उच्च विचलन और धीमी अक्ष में कम विचलन प्रदर्शित करते हैं।

3. विचलन कोण प्रणाली डिजाइन को कैसे प्रभावित करता है?

① कोलिमिशन और बीम शेपिंग की उच्च लागत

कच्चे बीम की उच्च विषमता के कारण, FAC (फास्ट एक्सिस कोलिमिशन) और SAC (स्लो एक्सिस कोलिमिशन) ऑप्टिक्स का उपयोग करना आवश्यक है। इससे सिस्टम की जटिलता बढ़ जाती है और उच्च स्तर की स्थापना सटीकता और ऊष्मीय स्थिरता की आवश्यकता होती है।

② सीमित फाइबर युग्मन दक्षता

मल्टीमोड फाइबर, ऑप्टिकल सिस्टम या एस्फेरिक लेंस में लेजर बार को जोड़ते समय, तीव्र अक्षीय विचलन के कारण बीम का "स्पिलओवर" हो सकता है, जिससे युग्मन दक्षता कम हो जाती है। विचलन प्रकाशीय हानि का एक प्रमुख कारण है।

③ मॉड्यूल स्टैकिंग में बीम की गुणवत्ता

मल्टी-बार स्टैक्ड मॉड्यूल में, खराब तरीके से नियंत्रित विचलन असमान बीम ओवरलैप या दूर-क्षेत्र विरूपण का कारण बन सकता है, जिससे फोकसिंग सटीकता और थर्मल वितरण प्रभावित होता है।

4. लेजर डायोड बार में विचलन को कैसे नियंत्रित और अनुकूलित करें

हालांकि विचलन काफी हद तक डिवाइस संरचना द्वारा परिभाषित होता है, अनुकूलन के लिए कई सिस्टम-स्तरीय रणनीतियों का उपयोग किया जा सकता है:

①फेस लेंस का उपयोग

उत्सर्जक फलक के निकट एक तीव्र-अक्षीय संलयन लेंस लगाने से किरणक संकुचित हो जाती है और तीव्र अक्षीय क्षेत्र में विचलन कम हो जाता है—यह अधिकांश डिज़ाइनों में आवश्यक है।

②अतिरिक्त आकार देने के लिए एसएसी लेंस

यद्यपि धीमी अक्षीय विचलन कम होता है, फिर भी एकसमान आउटपुट प्राप्त करने के लिए सरणियों या लाइन-लाइट स्रोतों में आकार देने की आवश्यकता होती है।

③बीम संयोजन और ऑप्टिकल शेपिंग डिज़ाइन

माइक्रो-लेंस सरणियों, बेलनाकार लेंसों या संरचित प्रकाशिकी का उपयोग करके कई लेजर बीमों को उच्च-चमकदार, एकसमान आउटपुट में ढालने में मदद मिल सकती है।

④डिवाइस-स्तर वेवगाइड अनुकूलन

एक्टिव लेयर की मोटाई, वेवगाइड डिजाइन और ग्रेटिंग संरचनाओं को समायोजित करके चिप स्तर से फास्ट-एक्सिस डायवर्जेंस को और बेहतर बनाया जा सकता है।

5. वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में विचलन नियंत्रण

①लेजर पंप स्रोत

उच्च-शक्ति वाले सॉलिड-स्टेट या फाइबर लेजर सिस्टम में, लेजर डायोड बार पंप स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। विचलन को नियंत्रित करना—विशेष रूप से तीव्र अक्ष में—युग्मन दक्षता और बीम फोकसिंग में सुधार करता है।

②चिकित्सा उपकरण

लेजर थेरेपी और बाल हटाने जैसी प्रणालियों के लिए, विचलन को प्रबंधित करने से ऊर्जा का अधिक समान वितरण और सुरक्षित, अधिक प्रभावी उपचार सुनिश्चित होता है।

③औद्योगिक सामग्री प्रसंस्करण

लेजर वेल्डिंग और कटिंग में, अनुकूलित विचलन उच्च शक्ति घनत्व, बेहतर फोकस और अधिक सटीक, कुशल प्रसंस्करण में योगदान देता है।

6. निष्कर्ष

लेजर डायोड बार का विचलन कोण एक महत्वपूर्ण संक्रमण बिंदु है - सूक्ष्म-स्तरीय चिप भौतिकी से लेकर वृहद-स्तरीय ऑप्टिकल प्रणालियों तक।
यह बीम की गुणवत्ता का संकेतक होने के साथ-साथ एकीकरण के लिए एक डिज़ाइन सीमा भी प्रदान करता है। जैसे-जैसे अनुप्रयोगों की मांग और सिस्टम की जटिलता बढ़ती जा रही है, विचलन को समझना और नियंत्रित करना लेजर निर्माताओं और एकीकरणकर्ताओं दोनों के लिए एक महत्वपूर्ण क्षमता बन गया है—विशेष रूप से उच्च शक्ति, चमक और विश्वसनीयता की दिशा में आगे बढ़ने के लिए।