Koja je struktura moda pulsne laserske diode?

Hej tamo! Kao dobavljač pulsnih laserskih dioda, često me pitaju o strukturi načina rada ovih malih elektrana. Dakle, mislio sam da duboko zaronim u ovu temu i podijelim ono što znam.

Prvo, hajde da shvatimo šta je pulsna laserska dioda. To je poluprovodnički uređaj koji emituje kratke, intenzivne impulse svjetlosti. Ove diode se koriste u širokom spektru primjena, od lidarskih sistema u autonomnim vozilima do optičke komunikacije, pa čak i u nekim medicinskim uređajima.

Sada, struktura modova pulsne laserske diode se odnosi na to kako se svjetlost distribuira unutar laserske šupljine. Postoje dva glavna tipa modusa o kojima treba da govorimo: poprečni modovi i longitudinalni modovi.

Transverzalni modovi

Transverzalni modovi opisuju kako je svjetlost raspoređena u ravni koja je okomita na smjer laserskog snopa. Postoje dva uobičajena tipa: osnovni transverzalni mod (TEM₀₀) i poprečni modovi višeg reda.

TEM₀₀ mod je poput svetog grala laserskih modova. U ovom režimu, intenzitet svetlosti je najveći u centru snopa i postepeno se smanjuje prema ivicama, formirajući lep profil snopa Gausovog oblika. Ovaj režim ima odličan kvalitet snopa, sa malim uglom divergencije, što znači da snop ostaje fokusiran na velikoj udaljenosti. Idealan je za aplikacije u kojima vam je potreban visoko koncentrisan i dobro definisan snop, kao u preciznoj mašinskoj obradi ili nekim vrstama lidarskih sistema.

S druge strane, poprečni modovi višeg reda imaju složeniju distribuciju intenziteta. Mogu imati više vrhova i dolina u profilu grede. Ovi modovi obično imaju veće uglove divergencije i niži kvalitet zraka u poređenju sa TEM₀₀ modom. Međutim, u nekim slučajevima i dalje mogu biti korisni. Na primjer, u određenim vrstama laserskih displeja, modovi višeg reda mogu se koristiti za stvaranje zanimljivijih uzoraka zraka.

Na strukturu modova pulsne laserske diode može uticati nekoliko faktora. Jedan od ključnih faktora je dizajn laserske šupljine. Oblik i veličina šupljine mogu odrediti koji modovi mogu oscilirati. Na primjer, veća je vjerovatnoća da će manja šupljina podržati osnovni transverzalni mod, dok veća šupljina može omogućiti postojanje modova višeg reda.

Drugi važan faktor je profil pojačanja aktivnog područja u diodi. Profil pojačanja opisuje kako pojačanje svjetlosti varira u aktivnom području. Ako je pojačanje najveće u centru aktivnog regiona, favorizuje osnovni transverzalni mod. Ali ako je pojačanje ravnomjernije raspoređeno, vjerovatnije je da će se pojaviti modovi višeg reda.

Longitudinalni modovi

Longitudinalni modovi su, s druge strane, povezani sa distribucijom svjetlosti duž smjera laserskog snopa. U pulsnoj laserskoj diodi, svjetlost oscilira naprijed-nazad između dva zrcala laserske šupljine, formirajući stajaće valove. Svaki longitudinalni mod odgovara određenoj talasnoj dužini ili frekvenciji svetlosti.

Broj longitudinalnih modova u pulsnoj laserskoj diodi ovisi o dužini laserske šupljine i spektralnoj širini medija za pojačavanje. Što je šupljina duža, to će uzdužni modovi biti bliže raspoređeni. A ako medij za pojačanje ima široku spektralnu širinu, može podržati više longitudinalnih modova.

U nekim aplikacijama, postojanje jednog longitudinalnog načina rada je ključno. Na primjer, u optičkim komunikacionim sistemima, potreban je jedan laser uzdužnog moda da bi se osigurao stabilan i brz prijenos podataka. Da bi se postigao jedan longitudinalni način rada, mogu se koristiti različite tehnike, kao što je korištenje strukture distribuirane povratne sprege (DFB) u diodi.

U DFB laseru, rešetka je integrirana u aktivno područje diode. Ova rešetka djeluje kao filter selektivan na talasnu dužinu, dozvoljavajući samo jednom uzdužnom modu da oscilira. Ovo rezultira visoko stabilnim laserskim izlazom uske linije, koji je savršen za optičku komunikaciju.

Kontrola moda u pulsnim laserskim diodama

Kao dobavljač pulsnih laserskih dioda, veliku pažnju poklanjamo kontroli režima. Želimo osigurati da naše diode mogu raditi u željenoj strukturi načina rada kako bi zadovoljile specifične potrebe naših kupaca.

Jedan od načina na koji kontrolišemo strukturu moda je pažljiv dizajn i proizvodnja laserskih dioda. Optimiziramo geometriju laserske šupljine i profil pojačanja aktivnog područja kako bismo favorizirali željeni mod. Na primjer, možemo koristiti strukturu grebena talasovoda da ograničimo svjetlost i podstaknemo fundamentalni transverzalni način rada.

Također koristimo napredne tehnike pakiranja kako bismo zaštitili diode i održali njihovu stabilnost načina rada. Na primjer, našeTO56 905nm 70W pulsni laseriTO56 905nm 25W pulsni laserpažljivo su upakovani kako bi se osiguralo da struktura režima ostane konzistentna tokom vremena i pod različitim radnim uslovima.

Osim dizajna i pakiranja, vršimo i opsežna testiranja naših pulsnih laserskih dioda. Koristimo sofisticiranu optičku mjernu opremu kako bismo analizirali modusnu strukturu dioda i bili sigurni da zadovoljavaju naše standarde kvaliteta. Ako dioda ne ispunjava željene specifikacije načina rada, izvršit ćemo prilagodbe u proizvodnom procesu ili odbaciti diodu kako bismo osigurali da samo visokokvalitetni proizvodi dođu do naših kupaca.

Zahtjevi za aplikacije i način rada

Različite aplikacije imaju različite zahtjeve za režim rada pulsnih laserskih dioda. Pogledajmo nekoliko primjera.

Lidar Systems: U lidaru, koji se koristi za 3D mapiranje i detekciju objekata u autonomnim vozilima i drugim aplikacijama, visokokvalitetan snop s dobro definiranom strukturom načina rada je neophodan. Osnovni poprečni način rada (TEM₀₀) se obično preferira jer pruža uski i fokusirani snop, koji omogućava precizna mjerenja udaljenosti i slike visoke rezolucije. Naši pulsni laseri TO56 905nm se često koriste u lidarskim sistemima zbog njihovog odličnog kvaliteta moda i velike izlazne snage.

Optička komunikacija: Kao što je ranije spomenuto, jedan longitudinalni način rada je ključan u optičkoj komunikaciji. Potreban je stabilan laser uske širine linije za prijenos podataka na velike udaljenosti bez značajne degradacije signala. DFB laseri se obično koriste u ovoj aplikaciji jer mogu pružiti izlaz u jednom longitudinalnom modu.

Medicinske aplikacije: U nekim medicinskim aplikacijama, kao što je laserska hirurgija ili fotodinamička terapija, struktura laserske diode može uticati na ishod lečenja. Dobro kontrolisan snop sa specifičnim profilom moda može se koristiti za ciljanje specifičnih tkiva ili ćelija sa visokom preciznošću.

Zaključak

Razumijevanje strukture režima pulsne laserske diode je bitno i za proizvođače i za korisnike. To utječe na performanse i prikladnost dioda za različite primjene. Kao dobavljač, stalno radimo na poboljšanju naše tehnologije i osiguravamo da naše pulsne laserske diode mogu pružiti željenu strukturu modova s ​​visokom pouzdanošću i performansama.

Ako ste na tržištu pulsnih laserskih dioda i imate specifične zahtjeve za način rada za svoju aplikaciju, ne ustručavajte se kontaktirati nas. Možemo vam pružiti detaljne informacije o našim proizvodima i pomoći vam da odaberete pravu diodu za vaše potrebe. Bilo da vam je potreban pulsni laser velike snage sa odličnim kvalitetom moda ili laser sa jednim uzdužnim modom za optičku komunikaciju, mi ćemo vas pokriti. Hajde da započnemo razgovor i vidimo kako možemo raditi zajedno kako bismo zadovoljili vaše potrebe za laserskim diodama.

Reference

• Siegman, A.E. (1986). Laseri. Univerzitetske naučne knjige.
• Saleh, BEA, & Teich, MC (2007). Osnove fotonike. Wiley-Interscience.