Habang patuloy na lumalawak ang mga aplikasyon ng high-power laser, ang mga laser diode bar ay naging lubhang kailangan sa mga larangan tulad ng laser pumping, industrial processing, medical equipment, at siyentipikong pananaliksik. Dahil sa kanilang mahusay na power density, modular scalability, at mataas na electro-optical efficiency, ang mga device na ito ay nasa sentro ng maraming modernong laser system. Gayunpaman, sa maraming performance indicator ng isang laser diode bar, isang parameter ang madalas na nakaliligtaan ngunit napakahalaga: ang divergence angle. Sinusuri 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 mapamahalaan ng optical design.
1. Ano ang Divergence Angle?
Inilalarawan ng anggulo ng dibersyon kung paano kumakalat ang isang sinag ng laser habang kumakalat ito sa malayang espasyo. Ipinapahiwatig nito ang lawak kung saan lumalawak ang sinag mula sa emisyon. Sa mga laser diode bar, ang anggulo ng dibersyon ay nagpapakita ng matinding kawalaan ng simetriya sa dalawang pangunahing direksyon:
Mabilis na Aksis: Perpendikular sa ibabaw ng bar. Ang rehiyon ng emisyon ay lubhang makitid (karaniwang 1–2 µm), na humahantong sa malalaking anggulo ng diberhensiya, kadalasang 30°–45° o higit pa.
Mabagal na Aksis: Kahanay ng haba ng baras. Ang rehiyon ng emisyon ay mas malawak (daan-daang microns), na nagreresulta sa mas maliliit na anggulo ng diberhensiya, karaniwang nasa bandang 5°–15°.
Ang asymmetric divergence na ito ay isang pangunahing hamon sa disenyo para sa integrasyon ng sistema na kinasasangkutan ng mga laser diode bar.
2. Ang Pisikal na Pinagmulan ng Diberhensiya
Ang anggulo ng dibersyon ay pangunahing tinutukoy ng istruktura ng waveguide at laki ng emisyon ng facet:
Sa mabilis na aksis, ang lugar ng emisyon ay napakaliit. Ayon sa teorya ng diffraction, ang mas maliliit na butas ay nagreresulta sa mas malaking divergence.
Sa mabagal na aksis, ang sinag ay lumalawak sa haba ng bar sa maraming emitter, na nagreresulta sa mas maliit na anggulo ng divergence.
Bilang resulta, ang mga laser diode bar ay likas na nagpapakita ng mataas na divergence sa mabilis na axis at mababang divergence sa mabagal na axis.
3. Paano Nakakaapekto ang Divergence Angle sa Disenyo ng Sistema
① Mataas na Gastos ng Kolimasyon at Paghubog ng Sinag
Dahil sa mataas na asymmetry ng raw beam, kailangang gamitin ang FAC (Fast Axis Collimation) at SAC (Slow Axis Collimation) optics. Pinapataas nito ang pagiging kumplikado ng sistema at nangangailangan ng mataas na katumpakan sa pag-install at thermal stability.
② Limitadong Kahusayan ng Fiber Coupling
Kapag ikinakabit ang mga laser bar sa mga multimode fiber, optical system, o aspheric lens, ang malaking fast-axis divergence ay maaaring humantong sa beam "spillover," na nagbabawas sa coupling efficiency. Ang divergence ay isang pangunahing pinagmumulan ng optical loss.
③ Kalidad ng Beam sa Pagsasalansan ng Module
Sa mga multi-bar stacked module, ang hindi maayos na kontroladong divergence ay maaaring magdulot ng hindi pantay na beam overlap o far-field distortion, na nakakaapekto sa katumpakan ng pagpokus 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 istruktura ng device, maraming estratehiya sa antas ng system ang maaaring gamitin para sa optimization:
①Paggamit ng mga Lente ng FAC
Ang paglalagay ng fast-axis collimation lens malapit sa emitting facet ay nagpipiga sa beam at binabawasan ang divergence sa fast axis—ito ay mahalaga sa karamihan ng mga disenyo.
②Mga Lente ng SAC para sa Karagdagang Paghubog
Bagama't mas maliit ang slow-axis divergence, kinakailangan pa rin ang paghubog sa mga array o line-light source upang makamit ang pare-parehong output.
③Disenyo ng Pagsasama-sama ng Sinag at Paghubog ng Optikal
Ang paggamit ng mga micro-lens array, cylindrical lenses, o structured optics ay makakatulong sa paghubog ng maraming laser beam tungo sa isang mataas na liwanag at pare-parehong output.
④Pag-optimize ng Waveguide sa Antas ng Device
Ang pagsasaayos ng kapal ng aktibong layer, disenyo ng waveguide, at mga istruktura ng grating ay maaaring higit pang mapabuti ang fast-axis divergence mula sa antas ng chip.
5. Pagkontrol ng Pagkakaiba-iba sa mga Aplikasyon sa Tunay na Mundo
①Mga Pinagmumulan ng Bomba ng Laser
Sa mga high-power solid-state o fiber laser system, ang mga laser diode bar ay nagsisilbing mga pinagmumulan ng bomba. Ang pagkontrol sa divergence—lalo na sa mabilis na axis—ay nagpapabuti sa kahusayan ng coupling at beam focusing.
②Mga Kagamitang Medikal
Para sa mga sistemang tulad ng laser therapy at pagtanggal ng buhok, ang pamamahala ng divergence ay nagsisiguro ng mas pare-parehong paghahatid ng enerhiya at mas ligtas at mas epektibong paggamot.
③Pagproseso ng Materyal na Industriyal
Sa laser welding at cutting, ang na-optimize na divergence ay nakakatulong sa mas mataas na power density, mas mahusay na focus, at mas tumpak at mahusay na pagproseso.
6. Konklusyon
Ang anggulo ng divergence ng isang laser diode bar ay isang mahalagang punto ng transisyon—mula sa micro-scale chip physics patungo sa macro-scale optical systems.
Ito ay nagsisilbing parehong tagapagpahiwatig ng kalidad ng beam at hangganan ng disenyo para sa integrasyon. Habang patuloy na tumataas ang mga pangangailangan sa aplikasyon at pagiging kumplikado ng sistema, ang pag-unawa at pagkontrol sa divergence ay nagiging pangunahing kakayahan para sa mga tagagawa at integrator ng laser—lalo na para sa pagsulong patungo sa mas mataas na lakas, liwanag, at pagiging maaasahan.
Oras ng pag-post: Hulyo 14, 2025