ஃபைபர் இணைந்த குறைக்கடத்தி லேசர்

வரையறை: ஒரு டையோடு லேசர், இதில் உருவாகும் ஒளியானது ஆப்டிகல் ஃபைபருடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

பல சமயங்களில், டையோடு லேசரில் இருந்து வெளிவரும் ஒளியை ஆப்டிகல் ஃபைபராக இணைப்பது அவசியமாகும், இதனால் ஒளி தேவைப்படும் இடத்திற்கு கடத்தப்படும். ஃபைபர்-இணைந்த குறைக்கடத்தி லேசர்கள் பின்வரும் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன:

1. ஆப்டிகல் ஃபைபரிலிருந்து வெளிப்படும் ஒளியின் தீவிர வளைவு பொதுவாக மென்மையாகவும் வட்டமாகவும் இருக்கும், மேலும் பீம் தரமானது சமச்சீராக இருக்கும், இது பயன்பாட்டில் மிகவும் வசதியானது. எடுத்துக்காட்டாக, இறுதி-பம்ப் செய்யப்பட்ட திட-நிலை லேசர்களுக்கு வட்டமான பம்ப் புள்ளிகளை உருவாக்க குறைந்த சிக்கலான ஒளியியல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

2. லேசர் டையோடு மற்றும் அதன் குளிரூட்டும் சாதனம் திட நிலை லேசர் தலையில் இருந்து அகற்றப்பட்டால், லேசர் மிகவும் சிறியதாகி, மற்ற ஆப்டிகல் பாகங்களை வைக்க போதுமான இடம் உள்ளது.

3. தகுதியற்ற ஒளியியல் இணைக்கப்பட்ட குறைக்கடத்தி லேசர்களை மாற்றுவதற்கு சாதனத்தின் ஏற்பாட்டை மாற்ற வேண்டிய அவசியமில்லை.

4. ஆப்டிகல் இணைப்பு சாதனம் மற்ற ஃபைபர் ஆப்டிக் சாதனங்களுடன் இணைந்து பயன்படுத்த எளிதானது.

ஃபைபர் இணைந்த செமிகண்டக்டர் லேசர் வகைகள்

பல முடிக்கப்பட்ட டையோடு லேசர்கள் ஃபைபர்-இணைந்தவை, லேசர் தொகுப்பில் மிகவும் வலுவான ஃபைபர்-இணைந்த ஒளியியல் கொண்டிருக்கும். வெவ்வேறு டையோடு லேசர்கள் வெவ்வேறு இழைகள் மற்றும் தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.

எளிமையான நிகழ்வு என்னவென்றால், ஒரு VCSEL (செங்குத்து குழி மேற்பரப்பு கதிர்வீச்சு லேசர்) பொதுவாக மிக உயர்ந்த பீம் தரம், நடுத்தர பீம் வேறுபாடு, ஆஸ்டிஜிமாடிசம் இல்லாதது மற்றும் வட்ட தீவிரம் விநியோகம் ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு கற்றை கதிர்வீச்சு செய்கிறது. ஒற்றை-முறை இழையின் மையப்பகுதியில் கதிர்வீச்சு இடத்தைப் படம்பிடிக்க ஒரு எளிய கோள லென்ஸ் தேவைப்படுகிறது. இணைப்பு செயல்திறன் 70-80% ஐ அடையலாம். ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் VCSEL இன் கதிர்வீச்சு மேற்பரப்பில் நேரடியாக இணைக்கப்படலாம்.

சிறிய விளிம்பு-உமிழும் லேசர் டையோட்களும் ஒரு இடஞ்சார்ந்த பயன்முறையை வெளிப்படுத்துகின்றன, இதனால் கொள்கையளவில், ஒற்றை-முறை இழைகளாக திறம்பட இணைக்க முடியும். இருப்பினும், ஒரு எளிய கோள லென்ஸை மட்டுமே பயன்படுத்தினால், கற்றை நீள்வட்டமானது இணைப்பின் செயல்திறனை வெகுவாகக் குறைக்கும். மற்றும் பீம் டைவர்ஜென்ஸ் கோணம் குறைந்தபட்சம் ஒரு திசையில் ஒப்பீட்டளவில் பெரியதாக உள்ளது, எனவே லென்ஸுக்கு ஒப்பீட்டளவில் பெரிய எண் துளை இருக்க வேண்டும். மற்றொரு சிக்கல், டையோடின் வெளியீட்டு ஒளியில் இருக்கும் ஆஸ்டிஜிமாடிசம், குறிப்பாக ஆதாய-வழிகாட்டப்பட்ட டையோடு, கூடுதல் உருளை லென்ஸைப் பயன்படுத்தி ஈடுசெய்ய முடியும். வெளியீட்டு சக்தி பல நூறு மில்லிவாட்களை அடைந்தால், எர்பியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் பெருக்கிகளை பம்ப் செய்ய ஃபைபர்-இணைந்த ஆதாய-வழிகாட்டப்பட்ட லேசர் டையோட்கள் பயன்படுத்தப்படலாம்.

படம் 2: ஒரு எளிய குறைந்த-சக்தி ஃபைபர்-இணைந்த விளிம்பு-உமிழும் லேசர் டையோடு. கோள லென்ஸ் லேசர் டையோடின் மேற்பரப்பில் இருந்து ஃபைபர் கோர் மீது உமிழப்படும் ஒளியைப் படம்பிடிக்கப் பயன்படுகிறது. பீம் நீள்வட்டம் மற்றும் ஆஸ்டிஜிமாடிசம் ஆகியவை இணைத்தல் செயல்திறனைக் குறைக்கின்றன.

பெரிய பகுதி லேசர் டையோட்கள் கதிர்வீச்சின் திசையில் இடஞ்சார்ந்த பல பயன்முறையில் உள்ளன. நீங்கள் ஒரு உருளை லென்ஸ் மூலம் வட்டக் கற்றை வடிவமைத்து (உதாரணமாக, படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு ஃபைபர் லென்ஸ்) பின்னர் மல்டிமோட் ஃபைபரை உள்ளிட்டால், உயர்தர கற்றை வேகமான அச்சு திசையில் இருப்பதால், பெரும்பாலான பிரகாசம் இழக்கப்படும். தரத்தைப் பயன்படுத்த முடியாது. எடுத்துக்காட்டாக, 1W சக்தியுடன் கூடிய ஒளியானது 50 மைக்ரான்களின் மைய விட்டம் மற்றும் 0.12 என்ற எண் துளை கொண்ட மல்டிமோட் ஃபைபருக்குள் நுழைய முடியும். மைக்ரோசிப் லேசர் போன்ற குறைந்த சக்தி கொண்ட மொத்த லேசரை பம்ப் செய்ய இந்த ஒளி போதுமானது. 10W ஒளியை வெளியிடுவது கூட சாத்தியமாகும்.

படம் 3: ஒரு எளிய ஒளியியல் ரீதியாக இணைக்கப்பட்ட பெரிய பகுதி லேசர் டையோடு திட்டம். ஃபைபர் ஆப்டிக் லென்ஸ்கள் வேகமான அச்சு திசையில் ஒளியை இணைக்கப் பயன்படுகின்றன.

ஒரு மேம்படுத்தப்பட்ட பிராட்பேண்ட் லேசர் தொழில்நுட்பம், பீம் சுடுவதற்கு முன் சமச்சீர் கற்றை தரத்தை (பீம் ஆரம் மட்டும் அல்ல) கொண்டிருக்கும். இதனால் அதிக பிரகாசமும் கிடைக்கும்.

டையோடு வரிசைகளில், சமச்சீரற்ற கற்றை தரத்தின் சிக்கல் இன்னும் தீவிரமானது. ஒவ்வொரு டிரான்ஸ்மிட்டரின் வெளியீடும் ஃபைபர் மூட்டையில் வெவ்வேறு ஃபைபருடன் இணைக்கப்படலாம். ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் டையோடு வரிசையின் ஒரு பக்கத்தில் நேர்கோட்டில் அமைக்கப்பட்டிருக்கும், ஆனால் வெளியீட்டு முனைகள் வட்ட வரிசையில் அமைக்கப்பட்டிருக்கும். பீம் ஷேப்பரை மல்டிமோட் ஃபைபராக தொடங்குவதற்கு முன் சமச்சீர் கற்றை தரத்தை அடைய பயன்படுத்தலாம். இது 30W ஒளியை 0.22 எண் துளையுடன் 200 மைக்ரான் விட்டம் கொண்ட ஃபைபருடன் இணைக்க அனுமதிக்கிறது. இந்த சாதனம் Nd:YAG அல்லது Nd:YVO4 லேசர்களை பம்ப் செய்து தோராயமாக 15W வெளியீட்டு ஆற்றலைப் பெறலாம்.

டையோடு அடுக்குகளில், பெரிய மைய விட்டம் கொண்ட இழைகளும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பல நூறு வாட்கள் (அல்லது பல கிலோவாட்கள்) ஒளியை 600 மைக்ரான் மைய விட்டம் மற்றும் 0.22 எண் துளை கொண்ட ஆப்டிகல் ஃபைபருடன் இணைக்க முடியும்.

ஃபைபர் இணைப்பின் தீமைகள்.

ஃப்ரீ-ஸ்பேஸ் கதிர்வீச்சு லேசர்களுடன் ஒப்பிடும்போது ஃபைபர்-கபுல்ட் செமிகண்டக்டர் லேசர்களின் சில தீமைகள் பின்வருமாறு:

அதிக செலவு. கற்றை கையாளுதல் மற்றும் பரிமாற்ற செயல்முறைகள் எளிமைப்படுத்தப்பட்டால் செலவுகள் குறைக்கப்படும்.

வெளியீட்டு சக்தி சற்று சிறியது மற்றும் மிக முக்கியமாக பிரகாசம். பிரகாசத்தின் இழப்பு சில நேரங்களில் மிகப் பெரியதாக இருக்கும் (அளவின் அளவை விட அதிகமாக) மற்றும் சில நேரங்களில் சிறியதாக, பயன்படுத்தப்படும் ஃபைபர் இணைப்பு தொழில்நுட்பத்தைப் பொறுத்து. சில சந்தர்ப்பங்களில் இது ஒரு பொருட்டல்ல, ஆனால் மற்ற சந்தர்ப்பங்களில் இது ஒரு சிக்கலாக மாறும், எடுத்துக்காட்டாக, டையோடு-பம்ப் செய்யப்பட்ட மொத்த ஒளிக்கதிர்கள் அல்லது உயர்-சக்தி ஃபைபர் லேசர்களின் வடிவமைப்பில்.

பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில் (குறிப்பாக மல்டிமோட் ஃபைபர்), ஃபைபர் துருவமுனைப்பை பராமரிக்கிறது. பின்னர் ஃபைபரின் வெளியீட்டு ஒளி ஓரளவு துருவப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் ஃபைபர் நகர்த்தப்பட்டால் அல்லது வெப்பநிலை மாறினால், துருவமுனைப்பு நிலையும் மாறும். பம்ப் உறிஞ்சுதல் துருவமுனைப்பு சார்ந்ததாக இருந்தால், இது டையோடு-பம்ப் செய்யப்பட்ட திட-நிலை லேசர்களில் குறிப்பிடத்தக்க நிலைத்தன்மை சிக்கல்களை உருவாக்கலாம்.