Well d'Applikatioune vu Laser mat héijer Leeschtung weider ausbreet ginn, si Laserdiodenstangen a Beräicher wéi Laserpompelen, industriell Veraarbechtung, medizinesch Ausrüstung a wëssenschaftlech Fuerschung onentbehrlech ginn. Mat hirer exzellenter Leeschtungsdicht, modularer Skalierbarkeet an héijer elektrooptescher Effizienz sinn dës Apparater am Zentrum vu ville modernen Lasersystemer. Awer ënner de ville Leeschtungsindikatoren vun enger Laserdiodenstang gëtt ee Parameter dacks iwwersinn, awer kritesch wichteg: den Divergenzwénkel. Dësen Artikel ënnersicht d'Charakteristiken, d'physikalesch Originnen an d'Implikatioune vum Divergenzwénkel a Laserdiodenstangen - a wéi den opteschen Design en effektiv verwalten kann.
1. Wat ass en Divergenzwénkel?
Den Divergenzwénkel beschreift, wéi sech e Laserstral verbreet, wann e sech am fräie Raum ausbreet. Hie weist un, wéi wäit de Stral sech vun der Emissiounsfacett ausdehnt. A Laserdiodenbalken weist den Divergenzwénkel eng staark Asymmetrie an zwou Haaptrichtungen op:
Schnell Achs: Senkrecht zur Uewerfläch vun der Stäip. D'Emissiounsregioun ass extrem schmuel (typescherweis 1–2 µm), wat zu groussen Divergenzwénkelen féiert, dacks 30°–45° oder méi.
Lues Achs: Parallel zur Längt vum Balken. D'Emissiounsregioun ass vill méi breet (Honnerte vu Mikrometer), wat zu méi klenge Divergenzwénkelen féiert, typescherweis ongeféier 5°–15°.
Dës asymmetresch Divergenz ass eng grouss Design-Erausfuerderung fir Systemintegratioun mat Laserdiodenstangen.
2. Den physeschen Urspronk vun der Divergenz
Den Divergenzwénkel gëtt haaptsächlech vun der Wellenleiterstruktur an der Gréisst vun der Emissiounsfacett bestëmmt:
An der schneller Achs ass d'Emissiounsfläch extrem kleng. No der Diffraktiounstheorie féieren méi kleng Aperturen zu enger méi grousser Divergenz.
An der lueser Achs dehnt sech de Stral laanscht d'Längt vum Balken iwwer verschidde Emitter aus, wat zu engem méi klenge Divergenzwénkel féiert.
Dofir weisen Laserdiodenbalken inherent eng héich Divergenz an der schneller Achs an eng niddreg Divergenz an der lueser Achs.
3. Wéi den Divergenzwénkel den Systemdesign beaflosst
① Héich Käschte fir Kollimatioun a Straleformung
Wéinst der héijer Asymmetrie vum Réistral mussen FAC (Fast Axis Collimation) an SAC (Slow Axis Collimation) Optike benotzt ginn. Dëst erhéicht d'Systemkomplexitéit a verlaangt eng héich Installatiounspräzisioun a thermesch Stabilitéit.
② Limitéiert Glasfaserkopplungseffizienz
Wann Laserbaren a Multimodefaseren, optesch Systemer oder asphäresch Lënsen gekoppelt ginn, kann déi grouss Divergenz vun der schneller Achs zu engem Stral-"Spillover" féieren, wat d'Kopplungseffizienz reduzéiert. Divergenz ass eng Haaptursaach vu optesche Verloschter.
③ Strahlqualitéit beim Modulstapelen
A Moduler mat verschiddene Stäbchen kann eng schlecht kontrolléiert Divergenz zu enger ongläicher Iwwerlappung vum Stral oder enger Fernfeldverzerrung féieren, wat d'Fokussierungspräzisioun an d'thermesch Verdeelung beaflosst.
4. Wéi een d'Divergenz a Laserdiodenstaven kontrolléiere kann an optimiséiere kann
Obwuel d'Divergenz gréisstendeels vun der Apparatstruktur definéiert ass, kënnen e puer Strategien op Systemniveau fir d'Optimiséierung benotzt ginn:
①Benotzung vun FAC-Lënsen
D'Plazéierung vun enger Kollimatiounslëns mat schneller Achs no bei der emittéierender Facett kompriméiert de Stral a reduzéiert d'Divergenz an der schneller Achs - dëst ass a ville Konstruktiounen essentiell.
②SAC-Lënsen fir zousätzlech Formung
Och wann d'Divergenz an der lueser Achs méi kleng ass, ass d'Formung ëmmer nach an Arrays oder Linn-Liichtquellen néideg, fir eng eenheetlech Ausgab z'erreechen.
③Strahlkombinatioun an optesch Formungsdesign
D'Benotzung vu Mikrolënsenarrays, zylindresche Lënsen oder strukturéierter Optik kann hëllefen, verschidde Laserstralen zu enger heller an eenheetlecher Ausgab ze formen.
④Optimiséierung vu Wellenleiter op Apparatniveau
D'Upassung vun der Dicke vun der aktiver Schicht, dem Wellenleiter-Design an de Gitterstrukture kann d'Schnellachs-Divergenz vum Chipniveau weider verfeineren.
5. Divergenzkontroll a realen Uwendungen
①Laserpompelquellen
A staarken Festkierper- oder Glasfaserlasersystemer déngen Laserdioden als Pompelquellen. D'Kontroll vun der Divergenz – besonnesch an der schneller Achs – verbessert d'Kopplungseffizienz an d'Strahlfokusséierung.
②Medizinesch Geräter
Fir Systemer wéi Lasertherapie an Hoerentfernung garantéiert d'Gestioun vun der Divergenz eng méi gläichméisseg Energieliwwerung an eng méi sécher an effektiv Behandlung.
③Industriell Materialveraarbechtung
Beim Laserschweißen a -schneiden dréit déi optiméiert Divergenz zu enger méi héijer Leeschtungsdicht, engem bessere Fokus an enger méi präziser an effizienter Veraarbechtung bäi.
6. Schlussfolgerung
Den Divergenzwénkel vun enger Laserdiodenstaaf ass e wichtegen Iwwergangspunkt - vun der Chipphysik op Mikroskala zu optesche Systemer op Makroskala.
Et déngt souwuel als Indikator fir d'Stralqualitéit wéi och als Designgrenz fir d'Integratioun. Well d'Ufuerderunge vun der Applikatioun an d'Systemkomplexitéit weider eropgoen, gëtt d'Verständnis an d'Kontroll vun Divergenz zu enger Kärkompetenz fir Laserhersteller a -integratoren - besonnesch fir op méi héich Leeschtung, Hellegkeet a Zouverlässegkeet hinzekommen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 14. Juli 2025