Өндөр хүчин чадалтай лазерын хэрэглээ өргөжин тэлж байгаа тул лазер диодын баар нь лазер шахах, үйлдвэрлэлийн боловсруулалт, эмнэлгийн тоног төхөөрөмж, шинжлэх ухааны судалгаа зэрэг салбарт зайлшгүй шаардлагатай болсон. Маш сайн чадлын нягтрал, модульчлагдсан өргөтгөх чадвар, өндөр электро-оптик үр ашигтай байдгаараа эдгээр төхөөрөмжүүд нь орчин үеийн олон лазер системийн гол цөм юм. Гэсэн хэдий ч лазер диодын баарны олон гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдийн дунд нэг параметрийг ихэвчлэн орхигдуулдаг боловч маш чухал ач холбогдолтой байдаг: хазайлтын өнцөг. Энэхүү нийтлэлд лазер диодын баар дахь хазайлтын өнцгийн шинж чанар, физик гарал үүсэл, үр дагавар, мөн оптик дизайн үүнийг хэрхэн үр дүнтэй удирдах боломжтойг авч үзэх болно.
1. Дивергенцийн өнцөг гэж юу вэ?
Дивергенцийн өнцөг нь лазер туяа чөлөөт орон зайд тархах үед хэрхэн тархдагийг тодорхойлдог. Энэ нь цацрагийн цацрагийн талаас хэр зэрэг тэлж байгааг харуулдаг. Лазер диодын бааранд дивергенцийн өнцөг нь хоёр үндсэн чиглэлд хүчтэй тэгш бус байдлыг харуулдаг:
Хурдан тэнхлэг: Бар гадаргуутай перпендикуляр. Ялгарлын бүс нь маш нарийхан (ихэвчлэн 1-2 µм) бөгөөд энэ нь ихэвчлэн 30°–45° ба түүнээс дээш хэлбэлзлийн өнцөг үүсгэдэг.
Удаан тэнхлэг: Туузны урттай параллель. Ялгарлын бүс нь илүү өргөн (хэдэн зуун микрон) бөгөөд энэ нь ихэвчлэн 5°–15° орчимд жижиг ялгарах өнцөг үүсгэдэг.
Энэхүү тэгш бус ялгаа нь лазер диодын бааруудыг хамарсан системийн интеграцийн гол дизайны сорилт юм.
2. Дивергенцийн физик гарал үүсэл
Дивергенцийн өнцөг нь голчлон долгион хөтлүүрийн бүтэц болон ялгаралтын талын хэмжээнээс хамаарна:
Хурдан тэнхлэгт ялгаралтын талбай маш бага байдаг. Дифракцийн онолын дагуу жижиг нүхнүүд нь илүү их дивергенц үүсгэдэг.
Удаан тэнхлэгт цацраг нь олон ялгаруулагчаар дамжин баарны уртын дагуу тэлж, улмаар ялгарах өнцөг багасдаг.
Үүний үр дүнд лазер диодын баарууд нь хурдан тэнхлэгт өндөр ялгаа, удаан тэнхлэгт бага ялгаа үзүүлдэг.
3. Дивергенцийн өнцөг нь системийн дизайнд хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
① Коллимаци болон дам нурууны хэлбэржүүлэлтийн өндөр өртөг
Түүхий цацрагийн өндөр тэгш бус байдлаас шалтгаалан FAC (Хурдан тэнхлэгийн коллимаци) болон SAC (Удаан тэнхлэгийн коллимаци) оптикийг ашиглах шаардлагатай болдог. Энэ нь системийн нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлж, суурилуулалтын өндөр нарийвчлал болон дулааны тогтвортой байдлыг шаарддаг.
2 Шилэн кабелийн холболтын үр ашиг хязгаарлагдмал
Лазерын туузыг олон горимт шилэн кабель, оптик систем эсвэл асферик линзтэй холбох үед хурдан тэнхлэгийн том ялгаа нь цацрагийн "асгаралт"-д хүргэж, холболтын үр ашгийг бууруулдаг. Салбарын ялгаа нь оптик алдагдлын гол эх үүсвэр юм.
③ Модулийн давхарга дахь цацрагийн чанар
Олон баар давхарласан модулиудад сул хяналттай ялгаа нь жигд бус цацрагийн давхцал эсвэл алсын зайн гажуудал үүсгэж, фокусын нарийвчлал болон дулааны тархалтад нөлөөлдөг.
4. Лазер диодын баарны зөрүүг хэрхэн хянах, оновчтой болгох вэ
Хэдийгээр ялгааг төхөөрөмжийн бүтцээр ихэвчлэн тодорхойлдог боловч оновчлолын хувьд системийн түвшний хэд хэдэн стратеги ашиглаж болно:
①FAC линзний хэрэглээ
Хурдан тэнхлэгтэй коллимацийн линзийг цацраг туяаны талбарт ойрхон байрлуулах нь цацрагийг шахаж, хурдан тэнхлэгийн зөрүүг бууруулдаг - энэ нь ихэнх загварт зайлшгүй шаардлагатай.
2Нэмэлт хэлбэржүүлэх зориулалттай SAC линз
Удаан тэнхлэгийн ялгаа бага боловч жигд гаралтад хүрэхийн тулд массив эсвэл шугаман гэрлийн эх үүсвэрүүдэд хэлбэржүүлэх шаардлагатай хэвээр байна.
③Цацрагийн хослол ба оптик хэлбэржүүлэлтийн дизайн
Микро линзний массив, цилиндр хэлбэртэй линз эсвэл бүтэцлэгдсэн оптик ашиглах нь олон лазер туяаг өндөр тод, жигд гаралт болгон хэлбэржүүлэхэд тусалдаг.
④Төхөөрөмжийн түвшний долгион хөтлөгчийн оновчлол
Идэвхтэй давхаргын зузаан, долгион хөтлүүрийн загвар, торны бүтцийг тохируулах нь чипийн түвшингээс хурдан тэнхлэгийн ялгааг улам боловсронгуй болгож чадна.
5. Бодит ертөнцийн хэрэглээнд дивергенцийн хяналт
①Лазер шахуургын эх үүсвэрүүд
Өндөр хүчин чадалтай хатуу төлөвт эсвэл шилэн лазер системд лазер диодын баар нь шахуургын эх үүсвэр болж үйлчилдэг. Ялангуяа хурдан тэнхлэгт дивергенцийг хянах нь холболтын үр ашиг болон цацрагийн фокусыг сайжруулдаг.
2Эмнэлгийн төхөөрөмжүүд
Лазер эмчилгээ, үс арилгах зэрэг системийн хувьд ялгааг зохицуулах нь илүү жигд эрчим хүчний хангамж, илүү аюулгүй, илүү үр дүнтэй эмчилгээг баталгаажуулдаг.
③Аж үйлдвэрийн материалын боловсруулалт
Лазер гагнуур болон зүсэлтийн үед оновчтой ялгарал нь илүү өндөр чадлын нягтрал, илүү сайн төвлөрөл, илүү нарийвчлалтай, үр ашигтай боловсруулалтад хувь нэмэр оруулдаг.
6. Дүгнэлт
Лазер диодын баарны дивергенцийн өнцөг нь микро хэмжээний чипийн физикээс макро хэмжээний оптик систем рүү шилжих чухал шилжилтийн цэг юм.
Энэ нь цацрагийн чанарын үзүүлэлт болон интеграцийн дизайны хил хязгаарын аль алиныг нь гүйцэтгэдэг. Хэрэглээний шаардлага болон системийн нарийн төвөгтэй байдал улам бүр нэмэгдэж байгаа тул ялгааг ойлгож, хянах нь лазер үйлдвэрлэгчид болон интеграторуудын хувьд, ялангуяа илүү өндөр хүч чадал, гэрэлтэлт, найдвартай байдлыг дээшлүүлэхэд гол чадвар болж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 7-р сарын 14