જેમ જેમ હાઇ-પાવર લેસર એપ્લિકેશન્સનો વિસ્તાર થતો જાય છે, તેમ તેમ લેસર ડાયોડ બાર લેસર પમ્પિંગ, ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા, તબીબી સાધનો અને વૈજ્ઞાનિક સંશોધન જેવા ક્ષેત્રોમાં અનિવાર્ય બની ગયા છે. તેમની ઉત્તમ પાવર ઘનતા, મોડ્યુલર સ્કેલેબિલિટી અને ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ કાર્યક્ષમતા સાથે, આ ઉપકરણો ઘણી આધુનિક લેસર સિસ્ટમ્સના મૂળમાં છે. છતાં લેસર ડાયોડ બારના ઘણા પ્રદર્શન સૂચકાંકોમાં, એક પરિમાણ ઘણીવાર અવગણવામાં આવે છે પરંતુ તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે: ડાયવર્જન્સ એંગલ. આ લેખ લેસર ડાયોડ બારમાં ડાયવર્જન્સ એંગલની લાક્ષણિકતાઓ, ભૌતિક ઉત્પત્તિ અને અસરો - અને ઓપ્ટિકલ ડિઝાઇન તેને અસરકારક રીતે કેવી રીતે સંચાલિત કરી શકે છે તેની શોધ કરે છે.
૧. ડાયવર્જન્સ એંગલ શું છે?
ડાયવર્જન્સ એંગલ એ વર્ણન કરે છે કે લેસર બીમ મુક્ત જગ્યામાં કેવી રીતે ફેલાય છે. તે દર્શાવે છે કે ઉત્સર્જન પાસાંથી બીમ કેટલી હદ સુધી વિસ્તરે છે. લેસર ડાયોડ બારમાં, ડાયવર્જન્સ એંગલ બે મુખ્ય દિશામાં મજબૂત અસમપ્રમાણતા દર્શાવે છે:
ઝડપી ધરી: બાર સપાટી પર લંબ. ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર અત્યંત સાંકડો છે (સામાન્ય રીતે 1–2 µm), જે મોટા વિચલન ખૂણા તરફ દોરી જાય છે, ઘણીવાર 30°–45° અથવા વધુ.
ધીમો અક્ષ: બારની લંબાઈને સમાંતર. ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર ઘણો પહોળો છે (સેંકડો માઇક્રોન), જેના પરિણામે નાના વિચલન ખૂણા બને છે, સામાન્ય રીતે 5°–15° ની આસપાસ.
આ અસમપ્રમાણ ડાયવર્જન એ લેસર ડાયોડ બારને સંડોવતા સિસ્ટમ એકીકરણ માટે એક મુખ્ય ડિઝાઇન પડકાર છે.
2. ભિન્નતાનું ભૌતિક મૂળ
ડાયવર્જન્સ એંગલ મુખ્યત્વે વેવગાઇડ સ્ટ્રક્ચર અને ઉત્સર્જન ફેસિટ કદ દ્વારા નક્કી થાય છે:
ઝડપી ધરીમાં, ઉત્સર્જન ક્ષેત્ર અત્યંત નાનું હોય છે. વિવર્તન સિદ્ધાંત મુજબ, નાના છિદ્રો મોટા વિચલનમાં પરિણમે છે.
ધીમા ધરીમાં, બીમ બારની લંબાઈ સાથે બહુવિધ ઉત્સર્જકો પર વિસ્તરે છે, જેના પરિણામે વિચલન કોણ નાનું બને છે.
પરિણામે, લેસર ડાયોડ બાર સ્વાભાવિક રીતે ઝડપી ધરીમાં ઉચ્ચ વિચલન અને ધીમા ધરીમાં ઓછું વિચલન દર્શાવે છે.
૩. ડાયવર્જન્સ એંગલ સિસ્ટમ ડિઝાઇનને કેવી રીતે અસર કરે છે
① કોલિમેશન અને બીમ શેપિંગનો ઊંચો ખર્ચ
કાચા બીમની ઉચ્ચ અસમપ્રમાણતાને કારણે, FAC (ફાસ્ટ એક્સિસ કોલિમેશન) અને SAC (સ્લો એક્સિસ કોલિમેશન) ઓપ્ટિક્સનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે. આ સિસ્ટમની જટિલતા વધારે છે અને ઉચ્ચ ઇન્સ્ટોલેશન ચોકસાઇ અને થર્મલ સ્થિરતાની માંગ કરે છે.
② મર્યાદિત ફાઇબર કપલિંગ કાર્યક્ષમતા
લેસર બારને મલ્ટિમોડ ફાઇબર્સ, ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ અથવા એસ્ફેરિક લેન્સમાં જોડતી વખતે, મોટા ફાસ્ટ-એક્સિસ ડાયવર્જન્સને કારણે બીમ "સ્પિલઓવર" થઈ શકે છે, જે કપલિંગ કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે. ડાયવર્જન ઓપ્ટિકલ નુકસાનનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે.
③ મોડ્યુલ સ્ટેકીંગમાં બીમ ગુણવત્તા
મલ્ટી-બાર સ્ટેક્ડ મોડ્યુલોમાં, નબળી રીતે નિયંત્રિત ડાયવર્જન્સ અસમાન બીમ ઓવરલેપ અથવા દૂર-ક્ષેત્ર વિકૃતિનું કારણ બની શકે છે, જે ફોકસિંગ ચોકસાઇ અને થર્મલ વિતરણને અસર કરે છે.
4. લેસર ડાયોડ બાર્સમાં ડાયવર્જન્સને કેવી રીતે નિયંત્રિત અને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવું
જોકે ડાયવર્જન્સ મોટાભાગે ઉપકરણ માળખા દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે ઘણી સિસ્ટમ-સ્તરની વ્યૂહરચનાઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે:
①FAC લેન્સનો ઉપયોગ
ઉત્સર્જક પાસાની નજીક ફાસ્ટ-એક્સિસ કોલિમેશન લેન્સ મૂકવાથી બીમ સંકુચિત થાય છે અને ફાસ્ટ અક્ષમાં ડાયવર્જન્સ ઘટે છે - મોટાભાગની ડિઝાઇનમાં આ જરૂરી છે.
②વધારાના આકાર માટે SAC લેન્સ
સ્લો-એક્સિસ ડાયવર્જન્સ ઓછું હોવા છતાં, એકસમાન આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરવા માટે એરે અથવા લાઇન-લાઇટ સ્ત્રોતોમાં આકાર આપવો જરૂરી છે.
③બીમ કોમ્બિનેશન અને ઓપ્ટિકલ શેપિંગ ડિઝાઇન
માઇક્રો-લેન્સ એરે, નળાકાર લેન્સ અથવા સ્ટ્રક્ચર્ડ ઓપ્ટિક્સનો ઉપયોગ બહુવિધ લેસર બીમને ઉચ્ચ-તેજ, એકસમાન આઉટપુટમાં આકાર આપવામાં મદદ કરી શકે છે.
④ડિવાઇસ-લેવલ વેવગાઇડ ઑપ્ટિમાઇઝેશન
સક્રિય સ્તરની જાડાઈ, વેવગાઇડ ડિઝાઇન અને ગ્રેટિંગ સ્ટ્રક્ચર્સને સમાયોજિત કરવાથી ચિપ સ્તરથી ફાસ્ટ-એક્સિસ ડાયવર્જન્સને વધુ શુદ્ધ કરી શકાય છે.
5. વાસ્તવિક દુનિયાની એપ્લિકેશનોમાં ડાયવર્જન્સ નિયંત્રણ
①લેસર પંપ સ્ત્રોતો
હાઇ-પાવર સોલિડ-સ્ટેટ અથવા ફાઇબર લેસર સિસ્ટમ્સમાં, લેસર ડાયોડ બાર પંપ સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે. ડાયવર્જન્સને નિયંત્રિત કરવાથી - ખાસ કરીને ઝડપી ધરીમાં - કપલિંગ કાર્યક્ષમતા અને બીમ ફોકસિંગમાં સુધારો થાય છે.
②તબીબી ઉપકરણો
લેસર થેરાપી અને વાળ દૂર કરવા જેવી પ્રણાલીઓ માટે, ડાયવર્જન્સનું સંચાલન વધુ સમાન ઉર્જા વિતરણ અને સુરક્ષિત, વધુ અસરકારક સારવાર સુનિશ્ચિત કરે છે.
③ઔદ્યોગિક સામગ્રી પ્રક્રિયા
લેસર વેલ્ડીંગ અને કટીંગમાં, ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ ડાયવર્જન્સ ઉચ્ચ પાવર ઘનતા, વધુ સારી ફોકસ અને વધુ ચોક્કસ, કાર્યક્ષમ પ્રક્રિયામાં ફાળો આપે છે.
6. નિષ્કર્ષ
લેસર ડાયોડ બારનો ડાયવર્જન્સ એંગલ એક મહત્વપૂર્ણ સંક્રમણ બિંદુ છે - માઇક્રો-સ્કેલ ચિપ ફિઝિક્સથી મેક્રો-સ્કેલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ સુધી.
તે બીમ ગુણવત્તા સૂચક અને એકીકરણ માટે ડિઝાઇન સીમા બંને તરીકે કામ કરે છે. જેમ જેમ એપ્લિકેશનની માંગ અને સિસ્ટમ જટિલતા વધતી જાય છે, તેમ તેમ લેસર ઉત્પાદકો અને ઇન્ટિગ્રેટર્સ માટે - ખાસ કરીને ઉચ્ચ શક્તિ, તેજ અને વિશ્વસનીયતા તરફ આગળ વધવા માટે, ડાયવર્જન્સને સમજવું અને નિયંત્રિત કરવું એ મુખ્ય યોગ્યતા બની જાય છે.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-૧૪-૨૦૨૫