Potentzia handiko laser aplikazioak hedatzen jarraitzen duten heinean, laser diodo barrak ezinbestekoak bihurtu dira laser ponpaketa, industria prozesamendua, ekipamendu medikoa eta ikerketa zientifikoa bezalako arloetan. Potentzia dentsitate bikainarekin, eskalagarritasun modularrarekin eta eraginkortasun elektro-optiko handiarekin, gailu hauek laser sistema moderno askoren muinean daude. Hala ere, laser diodo barra baten errendimendu adierazle askoren artean, parametro bat askotan ahaztu egiten da, baina oso garrantzitsua da: dibergentzia angelua. Artikulu honek laser diodo barretan dibergentzia angeluaren ezaugarriak, jatorri fisikoak eta ondorioak aztertzen ditu, eta diseinu optikoak nola kudea dezakeen eraginkortasunez.
1. Zer da dibergentzia angelu bat?
Dibergentzia angeluak laser izpi bat espazio librean hedatzen den heinean nola hedatzen den deskribatzen du. Izpia emisio-fasetetatik zenbateraino hedatzen den adierazten du. Laser diodoen barretan, dibergentzia angeluak asimetria handia erakusten du bi norabide nagusitan:
Ardatz azkarra: Barraren gainazalarekiko perpendikularra. Igorpen-eskualdea oso estua da (normalean 1-2 µm), eta horrek dibergentzia-angelu handiak sortzen ditu, askotan 30°-45° edo gehiagokoak.
Ardatz motela: Barraren luzerarekiko paraleloa. Igorpen-eskualdea askoz zabalagoa da (ehunka mikra), eta horrek dibergentzia-angelu txikiagoak eragiten ditu, normalean 5°-15° ingurukoak.
Dibergentzia asimetriko hau laser diodo barrak dituen sistema integraziorako diseinu erronka nagusia da.
2. Dibergentziaren jatorri fisikoa
Dibergentzia angelua batez ere uhin-gidaren egiturak eta igorpen-faseten tamainak zehazten dute:
Ardatz azkarrean, igorpen-eremua oso txikia da. Difrakzio-teoriaren arabera, irekidura txikiagoek dibergentzia handiagoa eragiten dute.
Ardatz motelean, habea barraren luzeran zehar hedatzen da igorle anitzetan zehar, eta ondorioz dibergentzia angelu txikiagoa da.
Ondorioz, laser diodo barrek berez dibergentzia handia erakusten dute ardatz azkarrean eta dibergentzia txikia ardatz motelean.
3. Nola eragiten duen dibergentzia angeluak sistemaren diseinuan
① Kolimazioaren eta habe-moldaketaren kostu handia
Izpi gordinaren asimetria handia dela eta, FAC (Axis Collimation Fast) eta SAC (Axis Collimation Motela) optikak erabili behar dira. Horrek sistemaren konplexutasuna handitzen du eta instalazio-zehaztasun handia eta egonkortasun termiko handia eskatzen ditu.
② Zuntz-akoplamenduaren eraginkortasun mugatua
Laser barrak zuntz multimodoetan, sistema optikoetan edo lente asferikoetan akoplatzean, ardatz azkarreko dibergentzia handiak izpiaren "isuria" eragin dezake, akoplamenduaren eraginkortasuna murriztuz. Dibergentzia galera optikoen iturri nagusietako bat da.
③ Moduluen pilaketan habe-kalitatea
Barra anitzeko modulu pilatuetan, gaizki kontrolatutako dibergentziak izpien gainjartze irregularra edo eremu urruneko distortsioa eragin dezake, fokatze-zehaztasunari eta banaketa termikoari eraginez.
4. Nola kontrolatu eta optimizatu dibergentzia laser diodo barretan
Dibergentzia gailuaren egiturak definitzen duen arren neurri handi batean, hainbat sistema-mailako estrategia erabil daitezke optimizaziorako:
1.FAC lenteen erabilera
Ardatz azkarreko kolimazio-lente bat igorle-fasetaren ondoan jartzeak habea konprimitzen du eta ardatz azkarreko dibergentzia murrizten du; hau ezinbestekoa da diseinu gehienetan.
②SAC lenteak moldaketa gehigarrirako
Ardatz moteleko dibergentzia txikiagoa den arren, moldaketa beharrezkoa da oraindik matrizeetan edo lerro-argi iturrietan irteera uniformea lortzeko.
③Izpien Konbinazioa eta Forma Optikoaren Diseinua
Mikrolenteen sareak, lente zilindrikoak edo optika egituratuak erabiltzeak laser izpi anitz distira handiko irteera uniforme bat lortzeko forma eman dezake.
④Gailu Mailako Uhin Gidaren Optimizazioa
Geruza aktiboaren lodiera, uhin-gidaren diseinua eta sare-egiturak doitzeak txiparen mailatik ardatz azkarreko dibergentzia are gehiago findu dezake.
5. Dibergentziaren kontrola benetako aplikazioetan
1.Laser ponpa iturriak
Potentzia handiko egoera solidoko edo zuntz laser sistemetan, laser diodo barrak ponpaketa iturri gisa balio dute. Dibergentzia kontrolatzeak —batez ere ardatz azkarrean— akoplamenduaren eraginkortasuna eta izpiaren fokatzea hobetzen ditu.
②Gailu medikoak
Laser terapia eta ile-kentzea bezalako sistemetarako, dibergentzia kudeatzeak energia-hornidura uniformeagoa eta tratamendu seguruagoa eta eraginkorragoa bermatzen du.
③Industria Materialen Prozesamendua
Laser bidezko soldaduran eta ebaketa-lanetan, dibergentzia optimizatuak potentzia-dentsitate handiagoa, foku hobea eta prozesamendu zehatzagoa eta eraginkorragoa laguntzen du.
6. Ondorioa
Laser diodo barra baten dibergentzia angelua trantsizio-puntu erabakigarria da —mikroeskalako txiparen fisikatik makroeskalako sistema optikoetara—.
Izpi-kalitatearen adierazle eta integraziorako diseinu-muga gisa balio du. Aplikazioen eskakizunak eta sistemaren konplexutasuna handitzen jarraitzen duten heinean, dibergentzia ulertzea eta kontrolatzea oinarrizko gaitasun bihurtzen da laser-fabrikatzaileentzat eta integratzaileentzat, batez ere potentzia, distira eta fidagarritasun handiagoa lortzeko aurrera egiteko.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 14