Inom modern laserteknik har diodpumpmoduler blivit den ideala pumpkällan för fasta tillstånds- och fiberlasrar tack vare deras höga effektivitet, tillförlitlighet och kompakta design. En av de kritiska faktorerna som påverkar deras prestanda och systemstabilitet är dock jämnheten i förstärkningsfördelningen inom pumpmodulen.
1. Vad är förstärkningsfördelningens likformighet?
I diodpumpmoduler är flera laserdiodstavar arrangerade i en matris, och deras pumpljus levereras till förstärkningsmediet (såsom Yb-dopad fiber eller Nd:YAG-kristall) genom ett optiskt system. Om pumpljusets effektfördelning är ojämn leder det till asymmetrisk förstärkning i mediet, vilket resulterar i:
①Försämrad strålkvalitet på laserutgången
②Minskad total energiomvandlingseffektivitet
③Ökad termisk stress och minskad systemlivslängd
④Högre risk för optiska skador under drift
Därför är det ett avgörande tekniskt mål att uppnå rumslig enhetlighet i pumpens ljusfördelning vid design och tillverkning av pumpmoduler.
2. Vanliga orsaker till ojämn förstärkningsfördelning
①Variationer i chipemissionseffekt
Laserdiodchips uppvisar i sig effektvariationer. Utan korrekt sortering eller kompensation kan dessa skillnader leda till inkonsekvent pumpintensitet över målområdet.
②Fel i kollimerings- och fokuseringssystem
Feljusteringar eller defekter i de optiska komponenterna (t.ex. FAC/SAC-linser, mikrolinsmatriser, fiberkopplare) kan orsaka att delar av strålen avviker från det avsedda målet, vilket skapar heta punkter eller döda zoner.
③Termiska gradienteffekter
Halvledarlasrar är mycket temperaturkänsliga. Dålig kylflänsdesign eller ojämn kylning kan orsaka våglängdsdrift mellan olika chip, vilket påverkar kopplingseffektiviteten och utmatningskonsistensen.
④Otillräcklig fiberutgångsdesign
I flerkärniga fibrer eller strålkombinerande utgångsstrukturer kan felaktig kärnlayout också resultera i ojämn pumpljusfördelning i förstärkningsmediet.
3. Tekniker för att förbättra förstärkningsuniformiteten
①Chipsortering och effektmatchning
Skärm och gruppera laserdiodchips noggrant för att säkerställa jämn uteffekt inom varje modul, vilket minimerar lokal överhettning och förstärkningsrelaterade hotspots.
②Optimerad optisk design
Använd icke-avbildande optik eller homogeniserande linser (t.ex. mikrolinsmatriser) för att förbättra strålöverlappningen och fokuseringsnoggrannheten, och därmed platta till pumpens ljusprofil.
③Förbättrad värmehantering
Använd material med hög värmeledningsförmåga (t.ex. CuW, CVD-diamant) och enhetliga temperaturkontrollstrategier för att minska temperaturfluktuationer mellan spån och bibehålla en stabil produktion.
④Homogenisering av ljusintensitet
Använd diffusorer eller strålformande element längs pumpens ljusväg för att uppnå en jämnare rumslig ljusfördelning inom förstärkningsmediet.
4. Praktiskt värde i verkliga tillämpningar
I avancerade lasersystem—såsom precisionsindustriell bearbetning, militär laserbeteckning, medicinsk behandling och vetenskaplig forskning—Laserutgångens stabilitet och strålkvalitet är av största vikt. Ojämn förstärkningsfördelning påverkar direkt systemets tillförlitlighet och noggrannhet, särskilt i följande scenarier:
①Högenergipulserade lasrar: Undviker lokal mättnad eller icke-linjära effekter
②Fiberlaserförstärkare: Undertrycker ASE-uppbyggnad (Amplified Spontaneous Emission)
③LIDAR och avståndsmätningssystem: Förbättrar mätnoggrannheten och repeterbarheten
④Medicinska lasrar: Säkerställer exakt energikontroll under behandlingar
5. Slutsats
Jämnheten i förstärkningsfördelningen är kanske inte den mest synliga parametern hos en pumpmodul, men den är avgörande för att tillförlitligt driva högpresterande lasersystem. I takt med att kraven på laserkvalitet och stabilitet fortsätter att öka måste tillverkare av pumpmoduler behandla"enhetlighetskontroll"som en kärnprocess—ständigt förfina chipval, strukturell design och termiska strategier för att leverera mer tillförlitliga och konsekventa laserkällor till nedströmsapplikationer.
Är du intresserad av hur vi optimerar förstärkningsuniformiteten i våra pumpmoduler? Kontakta oss idag för att få veta mer om våra lösningar och teknisk support.
Publiceringstid: 20 augusti 2025