دیودهای جفت شده فیبر: طول موج های معمول و کاربردهای آنها به عنوان منبع پمپ

الزامات منبع پمپ لیزرهای فیبر و لیزرهای حالت جامد.

برای درک دقیق نیازهای منبع پمپ برای لیزرهای فیبر و لیزرهای حالت جامد، ضروری است به جزئیات نحوه عملکرد این لیزرها و نقش منابع پمپ در عملکرد آنها بپردازیم.در اینجا، مرور اولیه را برای پوشش پیچیدگی‌های مکانیسم‌های پمپاژ، انواع منابع پمپ مورد استفاده و تأثیر آن‌ها بر عملکرد لیزر گسترش می‌دهیم.انتخاب و پیکربندی منابع پمپ مستقیماً بر راندمان، توان خروجی و کیفیت پرتو لیزر تأثیر می گذارد.کوپلینگ کارآمد، تطبیق طول موج و مدیریت حرارتی برای بهینه سازی عملکرد و افزایش طول عمر لیزر بسیار مهم هستند.پیشرفت‌ها در فناوری دیود لیزر به بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان لیزرهای فیبر و حالت جامد ادامه می‌دهد و آنها را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها متنوع‌تر و مقرون به صرفه‌تر می‌کند.

- نیازهای منبع پمپ لیزر فیبر

دیودهای لیزریبه عنوان منابع پمپ:لیزرهای فیبر عمدتاً از دیودهای لیزری به عنوان منبع پمپ خود استفاده می کنند زیرا کارایی، اندازه فشرده و توانایی تولید طول موج خاصی از نور که با طیف جذب فیبر دوپ شده مطابقت دارد.انتخاب طول موج دیود لیزر بسیار مهم است.به عنوان مثال، یک ماده ناخالص رایج در لیزرهای فیبر، ایتربیوم (Yb) است که پیک جذب مطلوبی در حدود 976 نانومتر دارد.بنابراین، دیودهای لیزری که در این طول موج یا نزدیک به این طول موج ساطع می کنند، برای پمپاژ لیزرهای فیبر دوپ شده با Yb ترجیح داده می شوند.

طراحی فیبر دو روکش:برای افزایش راندمان جذب نور از دیودهای لیزر پمپ، لیزرهای فیبر اغلب از طراحی فیبر دو لایه استفاده می کنند.هسته داخلی با محیط لیزر فعال (به عنوان مثال، Yb) دوپ شده است، در حالی که لایه روکش خارجی و بزرگتر نور پمپ را هدایت می کند.هسته نور پمپ را جذب می کند و عمل لیزر را تولید می کند، در حالی که روکش اجازه می دهد تا مقدار قابل توجهی از نور پمپ با هسته تعامل داشته باشد و کارایی را افزایش دهد.

کارایی تطبیق و جفت شدن طول موج: پمپاژ موثر نه تنها مستلزم انتخاب دیودهای لیزر با طول موج مناسب، بلکه بهینه سازی راندمان کوپلینگ بین دیودها و فیبر است.این شامل تراز دقیق و استفاده از اجزای نوری مانند لنزها و کوپلرها برای اطمینان از تزریق حداکثر نور پمپ به هسته فیبر یا روکش است.

-لیزرهای حالت جامدالزامات منبع پمپ

پمپ نوری:علاوه بر دیودهای لیزری، لیزرهای حالت جامد (از جمله لیزرهای حجیم مانند Nd:YAG) را می توان با لامپ های فلاش یا لامپ های قوس الکتریکی به صورت نوری پمپ کرد.این لامپ ها طیف وسیعی از نور را ساطع می کنند که بخشی از آن با نوارهای جذبی محیط لیزر مطابقت دارد.این روش در حالی که کارایی کمتری نسبت به پمپاژ دیود لیزری دارد، می‌تواند انرژی‌های پالس بسیار بالایی را ارائه کند، و آن را برای کاربردهایی که نیاز به حداکثر توان بالا دارند، مناسب می‌سازد.

پیکربندی منبع پمپ:پیکربندی منبع پمپ در لیزرهای حالت جامد می تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد.پمپاژ انتهایی و پمپ جانبی پیکربندی های رایج هستند.پمپاژ انتهایی، جایی که نور پمپ در امتداد محور نوری محیط لیزر هدایت می‌شود، همپوشانی بهتری بین نور پمپ و حالت لیزر ارائه می‌دهد که منجر به راندمان بالاتر می‌شود.پمپاژ جانبی، در حالی که بالقوه کمتر کارآمد است، ساده تر است و می تواند انرژی کلی بالاتری را برای میله ها یا دال های با قطر بزرگ فراهم کند.

مدیریت حرارتی:هم لیزرهای فیبری و هم لیزرهای حالت جامد به مدیریت حرارتی موثر برای مدیریت گرمای تولید شده توسط منابع پمپ نیاز دارند.در لیزرهای فیبر، سطح گسترده فیبر به اتلاف گرما کمک می کند.در لیزرهای حالت جامد، سیستم های خنک کننده (مانند خنک کننده آبی) برای حفظ عملکرد پایدار و جلوگیری از عدسی حرارتی یا آسیب به محیط لیزر ضروری است.