Habang patuloy na lumalawak ang mga high-power laser application, ang mga laser diode bar ay naging kailangang-kailangan sa mga lugar tulad ng laser pumping, industriyal na pagproseso, kagamitang medikal, at siyentipikong pananaliksik. Sa kanilang mahusay na density ng kapangyarihan, modular scalability, at mataas na electro-optical na kahusayan, ang mga device na ito ay nasa core ng maraming modernong laser system. Gayunpaman, kabilang sa maraming mga tagapagpahiwatig ng pagganap ng isang laser diode bar, isang parameter ang madalas na napapansin ngunit napakahalaga: ang anggulo ng divergence. Tinutuklas ng artikulong ito ang mga katangian, pisikal na pinagmulan, at mga implikasyon ng divergence angle sa mga laser diode bar—at kung paano ito epektibong mapapamahalaan ng optical design.
1. Ano ang Divergence Angle?
Ang anggulo ng divergence ay naglalarawan kung paano kumakalat ang isang laser beam habang kumakalat ito sa libreng espasyo. Ipinapahiwatig nito ang lawak kung saan lumalawak ang sinag mula sa emission facet. Sa mga laser diode bar, ang anggulo ng divergence ay nagpapakita ng malakas na kawalaan ng simetrya sa dalawang pangunahing direksyon:
Mabilis na Axis: Patayo sa ibabaw ng bar. Ang rehiyon ng emisyon ay napakakitid (karaniwang 1–2 µm), na humahantong sa malalaking anggulo ng divergence, kadalasang 30°–45° o higit pa.
Mabagal na Axis: Parallel sa haba ng bar. Ang rehiyon ng emisyon ay mas malawak (daan-daang micron), na nagreresulta sa mas maliliit na anggulo ng divergence, karaniwang nasa 5°–15°.
Ang asymmetric divergence na ito ay isang pangunahing hamon sa disenyo para sa pagsasama ng system na kinasasangkutan ng mga laser diode bar.
2. Ang Pisikal na Pinagmulan ng Divergence
Ang anggulo ng divergence ay pangunahing tinutukoy ng istraktura ng waveguide at ang laki ng emission facet:
Sa mabilis na axis, ang lugar ng paglabas ay napakaliit. Ayon sa diffraction theory, ang mas maliliit na aperture ay nagreresulta sa mas malaking divergence.
Sa mabagal na axis, lumalawak ang beam sa kahabaan ng bar sa maraming emitters, na nagreresulta sa mas maliit na anggulo ng divergence.
Bilang resulta, ang mga laser diode bar ay likas na nagpapakita ng mataas na pagkakaiba-iba sa mabilis na axis at mababang pagkakaiba-iba sa mabagal na axis.
3. Paano Naaapektuhan ng Divergence Angle ang System Design
① Mataas na Halaga ng Collimation at Beam Shaping
Dahil sa mataas na asymmetry ng raw beam, dapat gamitin ang FAC (Fast Axis Collimation) at SAC (Slow Axis Collimation). Pinatataas nito ang pagiging kumplikado ng system at nangangailangan ng mataas na katumpakan ng pag-install at thermal stability.
② Limitadong Fiber Coupling Efficiency
Kapag ikinakabit ang mga laser bar sa mga multimode fibers, optical system, o aspheric lenses, ang malaking fast-axis divergence ay maaaring humantong sa beam na "spillover," na binabawasan ang kahusayan ng coupling. Ang divergence ay isang pangunahing pinagmumulan ng optical loss.
③ Kalidad ng Beam sa Module Stacking
Sa multi-bar stacked modules, ang mahinang kontroladong divergence ay maaaring magdulot ng hindi pantay na beam overlap o far-field distortion, na nakakaapekto sa focusing precision at thermal distribution.
4. Paano Kontrolin at I-optimize ang Divergence sa Mga Laser Diode Bar
Bagama't ang divergence ay higit na tinutukoy ng istraktura ng device, maaaring gamitin ang ilang diskarte sa antas ng system para sa pag-optimize:
①Paggamit ng FAC Lenses
Ang paglalagay ng fast-axis collimation lens malapit sa emitting facet ay pumi-compress sa beam at binabawasan ang divergence sa fast axis—ito ay mahalaga sa karamihan ng mga disenyo.
②SAC Lenses para sa Karagdagang Paghubog
Bagama't mas maliit ang slow-axis divergence, kailangan pa rin ang paghubog sa mga arrays o line-light source para makamit ang pare-parehong output.
③Beam Combining at Optical Shaping Design
Ang paggamit ng mga micro-lens array, cylindrical lens, o structured optics ay maaaring makatulong sa paghubog ng maraming laser beam sa isang mataas na liwanag, pare-parehong output.
④Pag-optimize ng Waveguide sa Antas ng Device
Ang pagsasaayos ng aktibong kapal ng layer, disenyo ng waveguide, at mga istruktura ng grating ay maaaring higit pang pinuhin ang pagkakaiba-iba ng mabilis na axis mula sa antas ng chip.
5. Divergence Control sa Real-World Applications
①Mga Pinagmumulan ng Laser Pump
Sa high-power solid-state o fiber laser system, ang mga laser diode bar ay nagsisilbing pump source. Ang pagkontrol sa divergence—lalo na sa mabilis na axis—ay nagpapabuti sa kahusayan ng coupling at pagtutok ng beam.
②Mga Medical Device
Para sa mga system tulad ng laser therapy at pagtanggal ng buhok, ang pamamahala sa divergence ay nagsisiguro ng mas pare-parehong paghahatid ng enerhiya at mas ligtas, mas epektibong paggamot.
③Pang-industriya na Pagproseso ng Materyal
Sa laser welding at cutting, ang optimized divergence ay nag-aambag sa mas mataas na power density, mas mahusay na focus, at mas tumpak, mahusay na pagproseso.
6. Konklusyon
Ang divergence angle ng isang laser diode bar ay isang mahalagang transition point—mula sa micro-scale chip physics hanggang sa macro-scale optical system.
Nagsisilbi itong parehong tagapagpahiwatig ng kalidad ng beam at isang hangganan ng disenyo para sa pagsasama. Habang patuloy na tumataas ang mga hinihingi ng application at pagiging kumplikado ng system, ang pag-unawa at pagkontrol sa pagkakaiba-iba ay nagiging isang pangunahing kakayahan para sa mga tagagawa at integrator ng laser magkatulad—lalo na para sa pagsulong patungo sa mas mataas na kapangyarihan, liwanag, at pagiging maaasahan.
Oras ng post: Hul-14-2025