Inden for moderne laserteknologi er diodepumpemoduler blevet den ideelle pumpekilde til solid-state- og fiberlasere på grund af deres høje effektivitet, pålidelighed og kompakte design. En af de kritiske faktorer, der påvirker deres outputydelse og systemstabilitet, er dog ensartetheden af forstærkningsfordelingen i pumpemodulet.
1. Hvad er ensartethed i forstærkningsfordelingen?
I diodepumpemoduler er flere laserdiodestænger arrangeret i et array, og deres pumpelys leveres til forstærkningsmediet (såsom Yb-doteret fiber eller Nd:YAG-krystal) gennem et optisk system. Hvis effektfordelingen af pumpelyset er ujævn, fører det til asymmetrisk forstærkning i mediet, hvilket resulterer i:
①Forringet strålekvalitet af laserudgangen
②Reduceret samlet energiomdannelseseffektivitet
③Øget termisk stress og reduceret systemlevetid
④Højere risiko for optisk skade under drift
Derfor er det et afgørende teknisk mål at opnå rumlig ensartethed i pumpens lysfordeling i design og fremstilling af pumpemoduler.
2. Almindelige årsager til ujævn forstærkningsfordeling
①Variationer i chipemissionseffekt
Laserdiodechips udviser i sagens natur effektvariationer. Uden korrekt sortering eller kompensation kan disse forskelle føre til inkonsekvent pumpeintensitet på tværs af målområdet.
②Fejl i kollimerings- og fokuseringssystemer
Forkerte justeringer eller fejl i de optiske komponenter (f.eks. FAC/SAC-linser, mikrolinsearrays, fiberkoblere) kan forårsage, at dele af strålen afviger fra det tilsigtede mål, hvilket skaber hotspots eller døde zoner.
③Termiske gradienteffekter
Halvlederlasere er meget følsomme over for temperatur. Dårligt kølepladedesign eller ujævn køling kan forårsage bølgelængdedrift mellem forskellige chips, hvilket påvirker koblingseffektiviteten og outputkonsistensen.
④Utilstrækkeligt fiberudgangsdesign
I flerkernede fibre eller strålekombinerende udgangsstrukturer kan forkert kernelayout også resultere i uensartet pumpelysfordeling i forstærkningsmediet.
3. Teknikker til at forbedre forstærkningens ensartethed
①Chipsortering og effektmatchning
Præcis skærmning og gruppering af laserdiodechips for at sikre ensartet udgangseffekt inden for hvert modul, hvilket minimerer lokal overophedning og forstærkningspunkter.
②Optimeret optisk design
Brug ikke-billeddannende optik eller homogeniserende linser (f.eks. mikrolinsearrays) for at forbedre stråleoverlapning og fokuseringsnøjagtighed og dermed udflade pumpens lysprofil.
③Forbedret termisk styring
Brug materialer med høj termisk ledningsevne (f.eks. CuW, CVD-diamant) og ensartede temperaturkontrolstrategier for at reducere temperaturudsving mellem chip og opretholde en stabil produktion.
④Homogenisering af lysintensitet
Indarbejde diffusorer eller stråleformende elementer langs pumpens lysbane for at opnå en mere jævn rumlig fordeling af lys i forstærkningsmediet.
4. Praktisk værdi i virkelige applikationer
I avancerede lasersystemer—såsom præcisionsindustriel bearbejdning, militær laserbetegnelse, medicinsk behandling og videnskabelig forskning—Stabiliteten og strålekvaliteten af laseroutputtet er altafgørende. Ujævn forstærkningsfordeling påvirker direkte systemets pålidelighed og nøjagtighed, især i følgende scenarier:
①Højenergipulserede lasere: Undgår lokal mætning eller ikke-lineære effekter
②Fiberlaserforstærkere: Undertrykker ASE-opbygning (forstærket spontan emission)
③LIDAR og afstandsmålingssystemer: Forbedrer målenøjagtighed og repeterbarhed
④Medicinske lasere: Sikrer præcis energikontrol under behandlinger
5. Konklusion
Ensartethed i forstærkningsfordelingen er måske ikke den mest synlige parameter for et pumpemodul, men det er afgørende for pålidelig strømforsyning af højtydende lasersystemer. Efterhånden som kravene til laserkvalitet og -stabilitet fortsætter med at stige, skal producenter af pumpemoduler behandle"ensartethedskontrol"som en kerneproces—konstant forfining af chipudvælgelse, strukturelt design og termiske strategier for at levere mere pålidelige og ensartede laserkilder til downstream-applikationer.
Er du interesseret i, hvordan vi optimerer forstærkningens ensartethed i vores pumpemoduler? Kontakt os i dag for at høre mere om vores løsninger og tekniske support.
Opslagstidspunkt: 20. august 2025