Cù a crescita cuntinua di l'applicazioni laser à alta putenza, e barre à diodi laser sò diventate indispensabili in settori cum'è u pompaggio laser, a trasfurmazione industriale, l'attrezzatura medica è a ricerca scientifica. Cù a so eccellente densità di putenza, a scalabilità mudulare è l'alta efficienza elettro-ottica, sti dispusitivi sò à u core di parechji sistemi laser muderni. Eppuru, trà i numerosi indicatori di prestazione di una barra à diodi laser, un parametru hè spessu trascuratu ma di primura: l'angulu di divergenza. Questu articulu esplora e caratteristiche, l'urighjini fisiche è l'implicazioni di l'angulu di divergenza in e barre à diodi laser, è cumu u disignu otticu pò gestisce lu efficacemente.
1. Chì ghjè un angulu di divergenza ?
L'angulu di divergenza descrive cumu un fasciu laser si sparghje mentre si propaga in u spaziu liberu. Indica a misura in cui u fasciu si espande da a sfaccettatura di emissione. In e barre di diodi laser, l'angulu di divergenza presenta una forte asimmetria in duie direzzione principali:
Asse Rapidu: Perpendiculare à a superficia di a barra. A regione d'emissione hè estremamente stretta (tipicamente 1-2 µm), ciò chì porta à grandi anguli di divergenza, spessu 30°-45° o più.
Asse lentu: Parallelu à a lunghezza di a barra. A regione d'emissione hè assai più larga (centinaie di micron), ciò chì risulta in anguli di divergenza più chjuchi, tipicamente intornu à 5°-15°.
Questa divergenza asimmetrica hè una sfida maiò di cuncepimentu per l'integrazione di sistemi chì implicanu barre di diodi laser.
2. L'origine fisica di a divergenza
L'angulu di divergenza hè principalmente determinatu da a struttura di a guida d'onda è da a dimensione di a sfaccettatura d'emissione:
In l'asse veloce, l'area di emissione hè estremamente chjuca. Sicondu a teoria di a diffrazione, l'aperture più chjuche risultanu in una divergenza più grande.
In l'asse lentu, u fasciu si espande longu a lunghezza di a barra attraversu parechji emettitori, risultendu in un angulu di divergenza più chjucu.
Di cunsiguenza, e barre di diodi laser mostranu intrinsecamente una alta divergenza in l'asse veloce è una bassa divergenza in l'asse lentu.
3. Cumu l'angulu di divergenza affetta a cuncepzione di u sistema
① Costu elevatu di collimazione è di furmazione di u fasciu
A causa di l'alta asimmetria di u fasciu grezzu, devenu esse aduprate ottiche FAC (Fast Axis Collimation) è SAC (Slow Axis Collimation). Questu aumenta a cumplessità di u sistema è richiede una alta precisione d'installazione è stabilità termica.
② Efficienza di accoppiamentu di fibre limitata
Quandu si accoppianu barre laser in fibre multimodali, sistemi ottici o lenti asferiche, a grande divergenza di l'asse rapidu pò purtà à un "spillover" di u fasciu, riducendu l'efficienza di l'accoppiamentu. A divergenza hè una fonte maiò di perdita ottica.
③ Qualità di u fasciu in l'impilamentu di moduli
In i moduli impilati à più barre, una divergenza mal cuntrullata pò causà una sovrapposizione irregulare di u fasciu o una distorsione di u campu luntanu, affettendu a precisione di a focalizzazione è a distribuzione termica.
4. Cumu cuntrullà è ottimizà a divergenza in e barre di diodi laser
Ancu s'è a divergenza hè largamente definita da a struttura di u dispusitivu, parechje strategie à livellu di sistema ponu esse aduprate per l'ottimisazione:
1Usu di lenti FAC
Piazzà una lente di collimazione à asse rapidu vicinu à a sfaccettatura emittente comprime u fasciu è riduce a divergenza in l'asse rapidu - questu hè essenziale in a maiò parte di i disinni.
2Lenti SAC per una modellazione supplementare
Ancu s'è a divergenza di l'asse lentu hè più chjuca, a furmazione hè sempre necessaria in matrici o fonti di luce lineare per ottene un output uniforme.
③Cuncepimentu di Cumbinazione di Fasci è Forma Ottica
L'usu di matrici di microlenti, lenti cilindriche o ottiche strutturate pò aiutà à modellà parechji fasci laser in un output uniforme è di alta luminosità.
④Ottimizazione di a guida d'onda à livellu di dispusitivu
L'aghjustamentu di u spessore di u stratu attivu, u cuncepimentu di a guida d'onda è e strutture di a griglia pò affinà ulteriormente a divergenza di l'asse rapidu da u livellu di u chip.
5. Cuntrollu di a Divergenza in Applicazioni di u Mondu Reale
1Fonti di Pompa Laser
In i sistemi laser à statu solidu o à fibra d'alta putenza, e barre di diodi laser servenu cum'è fonti di pompa. U cuntrollu di a divergenza, in particulare in l'asse veloce, migliora l'efficienza di l'accoppiamentu è a focalizazione di u fasciu.
2Dispositivi Medici
Per sistemi cum'è a terapia laser è a depilazione, a gestione di a divergenza assicura una consegna di energia più uniforme è un trattamentu più sicuru è più efficace.
③Trasfurmazione di Materiali Industriali
In a saldatura è u tagliu laser, a divergenza ottimizzata cuntribuisce à una densità di putenza più alta, una megliu focalizazione è un trattamentu più precisu è efficiente.
6. Cunclusione
L'angulu di divergenza di una barra di diodi laser hè un puntu di transizione cruciale - da a fisica di i chip à microscala à i sistemi ottici à macroscala.
Serve sia cum'è indicatore di qualità di u fasciu sia cum'è limite di cuncepimentu per l'integrazione. Cù a crescita di e richieste di l'applicazione è di a cumplessità di u sistema, a capiscitura è u cuntrollu di a divergenza diventanu una cumpetenza fundamentale per i pruduttori è l'integratori di laser, in particulare per avanzà versu una putenza, una luminosità è una affidabilità più elevate.
Data di publicazione: 14 di lugliu di u 2025