ساختار مد دیود لیزر پالسی چیست؟

سلام! به عنوان تامین کننده دیودهای لیزر پالسی، اغلب در مورد ساختار حالت این نیروگاه های کوچک سؤال می شود. بنابراین، فکر کردم که به این موضوع عمیق بپردازم و آنچه را که می دانم به اشتراک بگذارم.

ابتدا بیایید بفهمیم که دیود لیزر پالسی چیست. این یک دستگاه نیمه هادی است که پالس های کوتاه و شدید نور از خود ساطع می کند. این دیودها در طیف گسترده ای از کاربردها، از سیستم های لیدار در وسایل نقلیه خودران گرفته تا ارتباطات نوری و حتی در برخی دستگاه های پزشکی استفاده می شوند.

اکنون، ساختار حالت یک دیود لیزر پالسی به نحوه توزیع نور در حفره لیزر مربوط می شود. دو نوع حالت اصلی وجود دارد که باید در مورد آنها صحبت کنیم: حالت های عرضی و حالت های طولی.

حالت های عرضی

حالت های عرضی نحوه توزیع نور در صفحه عمود بر جهت پرتو لیزر را توصیف می کنند. دو نوع متداول وجود دارد: حالت عرضی پایه (TEM0) و حالت عرضی مرتبه بالاتر.

حالت TEM00 مانند جام مقدس مدهای لیزری است. در این حالت، شدت نور در مرکز پرتو بالاترین است و به تدریج به سمت لبه ها کاهش می یابد و یک پروفیل پرتو زیبا و گاوسی شکل ایجاد می کند. این حالت دارای کیفیت پرتو عالی، با زاویه واگرایی کوچک است، به این معنی که پرتو در مسافت طولانی متمرکز می ماند. این برای کاربردهایی ایده آل است که به یک تیر بسیار متمرکز و مشخص نیاز دارید، مانند ماشینکاری دقیق یا برخی از انواع سیستم های لیدار.

از سوی دیگر، حالت های عرضی مرتبه بالاتر، توزیع شدت پیچیده تری دارند. آنها می توانند چندین قله و دره در پروفیل تیر داشته باشند. این حالت ها معمولاً دارای زوایای واگرایی بزرگتر و کیفیت پرتو کمتری در مقایسه با حالت TEM0 هستند. با این حال، در برخی موارد، آنها هنوز هم می توانند مفید باشند. به عنوان مثال، در انواع خاصی از نمایشگرهای لیزری، می توان از حالت های مرتبه بالاتر برای ایجاد الگوهای پرتوهای جالب تر استفاده کرد.

ساختار مد یک دیود لیزر پالسی می تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار گیرد. یکی از عوامل کلیدی طراحی حفره لیزر است. شکل و اندازه حفره می تواند تعیین کند که کدام حالت ها مجاز به نوسان هستند. به عنوان مثال، یک حفره کوچکتر به احتمال زیاد حالت عرضی اساسی را پشتیبانی می کند، در حالی که یک حفره بزرگتر ممکن است به حالت های مرتبه بالاتر اجازه وجود داشته باشد.

فاکتور مهم دیگر نمایه بهره ناحیه فعال در دیود است. نمایه بهره توضیح می دهد که چگونه تقویت نور در منطقه فعال متفاوت است. اگر بهره در مرکز منطقه فعال بالاترین باشد، به نفع حالت عرضی بنیادی خواهد بود. اما اگر سود به طور مساوی توزیع شود، حالت های مرتبه بالاتر ممکن است بیشتر رخ دهند.

حالت های طولی

از طرف دیگر حالت های طولی به توزیع نور در جهت پرتو لیزر مربوط می شود. در یک دیود لیزر پالسی، نور بین دو آینه حفره لیزر به عقب و جلو نوسان می کند و امواج ایستاده را تشکیل می دهد. هر حالت طولی مربوط به طول موج یا فرکانس خاصی از نور است.

تعداد مدهای طولی در یک دیود لیزر پالسی به طول حفره لیزر و عرض طیفی محیط بهره بستگی دارد. هرچه حفره طولانی تر باشد، فاصله حالت های طولی بیشتر خواهد بود. و اگر محیط بهره دارای عرض طیفی وسیعی باشد، می تواند حالت های طولی بیشتری را پشتیبانی کند.

در برخی از کاربردها، داشتن یک حالت طولی واحد بسیار مهم است. به عنوان مثال، در سیستم های ارتباطی نوری، برای اطمینان از انتقال پایدار و با سرعت بالا، به یک لیزر حالت طولی تک نیاز است. برای دستیابی به یک عملیات حالت طولی واحد، می توان از تکنیک های مختلفی مانند استفاده از ساختار بازخورد توزیع شده (DFB) در دیود استفاده کرد.

در لیزر DFB، یک توری در ناحیه فعال دیود ادغام می شود. این توری به عنوان یک فیلتر انتخابی طول موج عمل می کند و تنها به یک حالت طولی اجازه نوسان می دهد. این منجر به خروجی لیزر بسیار پایدار و با عرض خط باریک می شود که برای ارتباطات نوری عالی است.

کنترل حالت در دیودهای لیزر پالس

ما به عنوان تامین کننده دیودهای لیزر پالسی، توجه زیادی به کنترل حالت داریم. ما می خواهیم اطمینان حاصل کنیم که دیودهای ما می توانند در ساختار حالت مورد نظر برای رفع نیازهای خاص مشتریان ما کار کنند.

یکی از راه های کنترل ساختار حالت از طریق طراحی و ساخت دقیق دیودهای لیزر است. ما هندسه حفره لیزر و نمایه بهره ناحیه فعال را بهینه سازی می کنیم تا حالت مورد نظر را به دست آوریم. به عنوان مثال، ممکن است از ساختار موجبر برآمدگی برای محدود کردن نور و تشویق عملیات حالت عرضی اساسی استفاده کنیم.

ما همچنین از تکنیک های بسته بندی پیشرفته برای محافظت از دیودها و حفظ ثبات حالت آنها استفاده می کنیم. به عنوان مثال، مالیزر پالسی TO56 905 نانومتری 70 واتیولیزر پالس 25 واتی TO56 905 نانومتریبه دقت بسته بندی می شوند تا اطمینان حاصل شود که ساختار حالت در طول زمان و تحت شرایط عملیاتی مختلف ثابت می ماند.

ما علاوه بر طراحی و بسته بندی، آزمایشات گسترده ای را نیز بر روی دیودهای لیزر پالسی خود انجام می دهیم. ما از تجهیزات اندازه گیری نوری پیچیده برای تجزیه و تحلیل ساختار حالت دیودها و اطمینان از مطابقت آنها با استانداردهای کیفیت ما استفاده می کنیم. اگر دیودی با مشخصات حالت مورد نظر مطابقت نداشته باشد، ما تنظیماتی را در فرآیند تولید انجام می دهیم یا دیود را رد می کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که فقط محصولات با کیفیت بالا به دست مشتریان خود می رسند.

برنامه ها و حالت مورد نیاز

کاربردهای مختلف نیازهای حالت متفاوتی برای دیودهای لیزر پالسی دارند. بیایید به چند نمونه نگاهی بیندازیم.

سیستم های لیدار: در لیدار، که برای نقشه برداری سه بعدی و تشخیص اشیا در وسایل نقلیه خودران و سایر کاربردها استفاده می شود، یک پرتو با کیفیت بالا با ساختار حالت کاملاً تعریف شده ضروری است. حالت عرضی اساسی (TEM00) معمولاً ترجیح داده می شود زیرا یک پرتو باریک و متمرکز را ارائه می دهد که امکان اندازه گیری دقیق فاصله و تصویربرداری با وضوح بالا را فراهم می کند. لیزرهای پالس TO56 905nm ما به دلیل کیفیت حالت عالی و توان خروجی بالا اغلب در سیستم های لیدار استفاده می شوند.

ارتباطات نوری: همانطور که قبلا ذکر شد، عملکرد حالت طولی تک در ارتباطات نوری بسیار مهم است. یک لیزر پایدار و با عرض خط برای انتقال داده ها در فواصل طولانی بدون تخریب قابل توجه سیگنال مورد نیاز است. لیزرهای DFB معمولاً در این برنامه استفاده می شوند زیرا می توانند خروجی حالت طولی واحد را ارائه دهند.

کاربردهای پزشکی: در برخی از کاربردهای پزشکی، مانند جراحی لیزر یا درمان فتودینامیک، ساختار حالت دیود لیزر می تواند بر نتیجه درمان تأثیر بگذارد. یک پرتو به خوبی کنترل شده با مشخصات حالت خاص می تواند برای هدف قرار دادن بافت ها یا سلول های خاص با دقت بالا استفاده شود.

نتیجه گیری

درک ساختار حالت یک دیود لیزر پالسی هم برای تولید کنندگان و هم برای کاربران ضروری است. بر عملکرد و مناسب بودن دیودها برای کاربردهای مختلف تأثیر می گذارد. به عنوان یک تامین کننده، ما دائماً در تلاش هستیم تا فناوری خود را بهبود بخشیم و اطمینان حاصل کنیم که دیودهای لیزر پالسی ما می توانند ساختار حالت مورد نظر را با قابلیت اطمینان و عملکرد بالا ارائه دهند.

اگر در بازار دیودهای لیزر پالس هستید و حالت خاصی را برای کاربرد خود دارید، دریغ نکنید که با ما تماس بگیرید. ما می توانیم اطلاعات دقیقی در مورد محصولات خود به شما ارائه دهیم و به شما در انتخاب دیود مناسب برای نیازهای خود کمک کنیم. چه به یک لیزر پالس پرقدرت با کیفیت حالت عالی یا یک لیزر تک حالت طولی برای ارتباطات نوری نیاز داشته باشید، ما شما را تحت پوشش قرار می دهیم. بیایید یک گفتگو را شروع کنیم و ببینیم چگونه می توانیم با هم کار کنیم تا نیازهای دیود لیزر شما را برآورده کنیم.

مراجع

• Siegman, A. E. (1986). لیزرها کتب علوم دانشگاهی
• صالح، BEA، و Teich، MC (2007). مبانی فوتونیک. وایلی-اینترساینس.