Apabila aplikasi laser berkuasa tinggi terus berkembang, bar diod laser telah menjadi sangat diperlukan dalam bidang seperti pengepaman laser, pemprosesan industri, peralatan perubatan dan penyelidikan saintifik. Dengan ketumpatan kuasa yang sangat baik, kebolehskalaan modular, dan kecekapan elektro-optik yang tinggi, peranti ini adalah teras kepada banyak sistem laser moden. Namun di antara banyak penunjuk prestasi bar diod laser, satu parameter sering diabaikan tetapi sangat penting: sudut perbezaan. Artikel ini meneroka ciri, asal usul fizikal dan implikasi sudut perbezaan dalam bar diod laser—dan cara reka bentuk optik boleh mengurusnya dengan berkesan.
1. Apakah Sudut Divergence?
Sudut perbezaan menerangkan cara pancaran laser merebak semasa ia merambat di ruang bebas. Ia menunjukkan sejauh mana rasuk mengembang dari segi pelepasan. Dalam bar diod laser, sudut perbezaan mempamerkan asimetri yang kuat dalam dua arah utama:
Paksi Cepat: Serenjang dengan permukaan bar. Kawasan pelepasan adalah sangat sempit (biasanya 1–2 µm), membawa kepada sudut perbezaan yang besar, selalunya 30°–45° atau lebih.
Paksi Perlahan: Selari dengan panjang bar. Kawasan pancaran adalah lebih luas (beratus-ratus mikron), menghasilkan sudut perbezaan yang lebih kecil, biasanya sekitar 5°–15°.
Perbezaan asimetri ini merupakan cabaran reka bentuk utama untuk penyepaduan sistem yang melibatkan bar diod laser.
2. Asal Fizikal Perbezaan
Sudut perbezaan ditentukan terutamanya oleh struktur pandu gelombang dan saiz faset pelepasan:
Dalam paksi pantas, kawasan pelepasan adalah sangat kecil. Menurut teori pembelauan, apertur yang lebih kecil menghasilkan perbezaan yang lebih besar.
Dalam paksi perlahan, rasuk mengembang sepanjang panjang bar merentasi berbilang pemancar, menghasilkan sudut perbezaan yang lebih kecil.
Akibatnya, bar diod laser sememangnya mempamerkan perbezaan yang tinggi dalam paksi pantas dan perbezaan rendah dalam paksi perlahan.
3. Bagaimana Sudut Divergence Mempengaruhi Reka Bentuk Sistem
① Kos Penyatuan dan Pembentukan Rasuk yang Tinggi
Disebabkan oleh asimetri rasuk mentah yang tinggi, optik FAC (Fast Axis Collimation) dan SAC (Slow Axis Collimation) mesti digunakan. Ini meningkatkan kerumitan sistem dan memerlukan ketepatan pemasangan yang tinggi dan kestabilan terma.
② Kecekapan Gandingan Gentian Terhad
Apabila menggabungkan bar laser ke dalam gentian berbilang mod, sistem optik atau kanta asfera, perbezaan paksi pantas yang besar boleh membawa kepada "limpahan" rasuk, mengurangkan kecekapan gandingan. Perbezaan adalah punca utama kehilangan optik.
③ Kualiti Rasuk dalam Susunan Modul
Dalam modul bertindan berbilang bar, pencapahan yang dikawal dengan baik boleh menyebabkan pertindihan rasuk tidak sekata atau herotan medan jauh, menjejaskan ketepatan pemfokusan dan pengedaran terma.
4. Cara Mengawal dan Mengoptimumkan Perbezaan dalam Bar Diod Laser
Walaupun perbezaan sebahagian besarnya ditakrifkan oleh struktur peranti, beberapa strategi peringkat sistem boleh digunakan untuk pengoptimuman:
①Penggunaan Kanta FAC
Meletakkan kanta kolimasi paksi pantas dekat dengan faset pemancar memampatkan rasuk dan mengurangkan perbezaan dalam paksi pantas—ini penting dalam kebanyakan reka bentuk.
②Kanta SAC untuk Pembentukan Tambahan
Walaupun perbezaan paksi perlahan adalah lebih kecil, pembentukan masih diperlukan dalam tatasusunan atau sumber cahaya garis untuk mencapai output seragam.
③Reka Bentuk Gabungan Rasuk dan Optik
Menggunakan tatasusunan kanta mikro, kanta silinder atau optik berstruktur boleh membantu membentuk berbilang pancaran laser menjadi kecerahan tinggi, keluaran seragam.
④Pengoptimuman Pandu Gelombang Peringkat Peranti
Melaraskan ketebalan lapisan aktif, reka bentuk pandu gelombang, dan struktur parut boleh memperhalusi lagi perbezaan paksi pantas daripada paras cip.
5. Kawalan Perbezaan dalam Aplikasi Dunia Nyata
①Sumber Pam Laser
Dalam sistem laser keadaan pepejal atau gentian berkuasa tinggi, bar diod laser berfungsi sebagai sumber pam. Mengawal perbezaan—terutamanya dalam paksi pantas—meningkatkan kecekapan gandingan dan pemfokusan rasuk.
②Peranti Perubatan
Untuk sistem seperti terapi laser dan penyingkiran rambut, mengurus perbezaan memastikan penghantaran tenaga yang lebih seragam dan rawatan yang lebih selamat dan berkesan.
③Pemprosesan Bahan Perindustrian
Dalam kimpalan dan pemotongan laser, perbezaan yang dioptimumkan menyumbang kepada ketumpatan kuasa yang lebih tinggi, fokus yang lebih baik, dan pemprosesan yang lebih tepat dan cekap.
6. Kesimpulan
Sudut perbezaan bar diod laser ialah titik peralihan yang penting—daripada fizik cip skala mikro kepada sistem optik skala makro.
Ia berfungsi sebagai kedua-dua penunjuk kualiti rasuk dan sempadan reka bentuk untuk penyepaduan. Memandangkan permintaan aplikasi dan kerumitan sistem terus meningkat, memahami dan mengawal percanggahan menjadi kecekapan teras bagi pengeluar dan penyepadu laser—terutama untuk maju ke arah kuasa, kecerahan dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi.
Masa siaran: Jul-14-2025