Innen moderne laserteknologi har diodepumpemoduler blitt den ideelle pumpekilden for faststoff- og fiberlasere på grunn av deres høye effektivitet, pålitelighet og kompakte design. En av de kritiske faktorene som påvirker ytelsen og systemstabiliteten, er imidlertid ensartetheten av forsterkningsfordelingen i pumpemodulen.
1. Hva er ensartet forsterkningsfordeling?
I diodepumpemoduler er flere laserdiodestenger arrangert i en matrise, og pumpelyset deres leveres til forsterkningsmediet (som Yb-dopet fiber eller Nd:YAG-krystall) gjennom et optisk system. Hvis effektfordelingen til pumpelyset er ujevn, fører det til asymmetrisk forsterkning i mediet, noe som resulterer i:
①Forringet strålekvalitet på laserutgangen
②Redusert total energiomformingseffektivitet
③Økt termisk stress og redusert systemlevetid
④Høyere risiko for optisk skade under drift
Derfor er det å oppnå romlig ensartethet i pumpens lysfordeling et viktig teknisk mål i design og produksjon av pumpemoduler.
2. Vanlige årsaker til ikke-jevn forsterkningsfordeling
①Variasjoner i brikkeutslippskraft
Laserdiodebrikker viser iboende effektvariasjoner. Uten riktig sortering eller kompensasjon kan disse forskjellene føre til inkonsekvent pumpeintensitet på tvers av målområdet.
②Feil i kollimerings- og fokuseringssystemer
Feiljusteringer eller feil i de optiske komponentene (f.eks. FAC/SAC-linser, mikrolinsearrayer, fiberkoblere) kan føre til at deler av strålen avviker fra det tiltenkte målet, noe som skaper hotspots eller døde soner.
③Termiske gradienteffekter
Halvlederlasere er svært følsomme for temperatur. Dårlig kjøleribbedesign eller ujevn kjøling kan forårsake bølgelengdedrift mellom forskjellige brikker, noe som påvirker koblingseffektiviteten og utgangskonsistensen.
④Mangelfull fiberutgangsdesign
I flerkjernede fibre eller strålekombinerende utgangsstrukturer kan feil kjernelayout også føre til ujevn pumpelysfordeling i forsterkningsmediet.
3. Teknikker for å forbedre forsterkningsuniformitet
①Brikkesortering og effektmatching
Skjerm og grupper laserdiodebrikker nøyaktig for å sikre jevn utgangseffekt i hver modul, noe som minimerer lokal overoppheting og forsterkningshotspots.
②Optimalisert optisk design
Bruk ikke-avbildende optikk eller homogeniserende linser (f.eks. mikrolinsearrayer) for å forbedre strålens overlapping og fokuseringsnøyaktighet, og dermed flate ut pumpens lysprofil.
③Forbedret termisk styring
Bruk materialer med høy varmeledningsevne (f.eks. CuW, CVD-diamant) og ensartede temperaturkontrollstrategier for å redusere temperatursvingninger mellom brikke og opprettholde stabil produksjon.
④Homogenisering av lysintensitet
Innarbeid diffusorer eller stråleformende elementer langs pumpens lysbane for å oppnå en jevnere romlig lysfordeling i forsterkningsmediet.
4. Praktisk verdi i virkelige applikasjoner
I avanserte lasersystemer—som presisjonsindustriell prosessering, militær laserbetegnelse, medisinsk behandling og vitenskapelig forskning—Stabiliteten og strålekvaliteten til laserutgangen er avgjørende. Ujevn forsterkningsfordeling påvirker systemets pålitelighet og nøyaktighet direkte, spesielt i følgende scenarier:
①Høyenergipulserte lasere: Unngår lokal metning eller ikke-lineære effekter
②Fiberlaserforsterkere: Undertrykker ASE-oppbygging (forsterket spontan emisjon)
③LIDAR og avstandsmålingssystemer: Forbedrer målenøyaktighet og repeterbarhet
④Medisinske lasere: Sikrer presis energikontroll under behandlinger
5. Konklusjon
Jevn forsterkningsfordeling er kanskje ikke den mest synlige parameteren til en pumpemodul, men den er avgjørende for pålitelig drift av høyytelseslasersystemer. Etter hvert som kravene til laserkvalitet og stabilitet fortsetter å øke, må pumpemodulprodusenter behandle«ensartethetskontroll«som en kjerneprosess—kontinuerlig forbedring av brikkevalg, strukturell design og termiske strategier for å levere mer pålitelige og konsistente laserkilder til nedstrøms applikasjoner.
Interessert i hvordan vi optimaliserer forsterkningsuniformiteten i pumpemodulene våre? Kontakt oss i dag for å lære mer om løsningene og den tekniske støtten vår.
Publisert: 20. august 2025