Kakva je struktura moda pulsne laserske diode?

Bok tamo! Kao dobavljača pulsnih laserskih dioda, često me pitaju o strukturi načina rada ovih malih snaga. Pa sam mislio da dublje zaronim u ovu temu i podijelim ono što znam.

Prvo, shvatimo što je pulsna laserska dioda. To je poluvodički uređaj koji emitira kratke, intenzivne pulseve svjetlosti. Ove se diode koriste u širokom rasponu primjena, od lidarskih sustava u autonomnim vozilima do optičke komunikacije, pa čak i u nekim medicinskim uređajima.

Sada, struktura moda pulsne laserske diode ovisi o tome kako se svjetlost distribuira unutar laserske šupljine. Postoje dvije glavne vrste modusa o kojima trebamo govoriti: poprečni modovi i uzdužni modovi.

Transverzalni načini

Transverzalni načini opisuju kako se svjetlost distribuira u ravnini okomitoj na smjer laserske zrake. Postoje dva uobičajena tipa: osnovni transverzalni mod (TEM₀₀) i transverzalni modovi višeg reda.

Način rada TEM₀₀ je poput svetog grala laserskih načina rada. U ovom načinu rada, intenzitet svjetla je najveći u središtu snopa i postupno se smanjuje prema rubovima, tvoreći lijep Gaussov profil snopa. Ovaj način rada ima izvrsnu kvalitetu snopa, s malim kutom divergencije, što znači da snop ostaje fokusiran na velikoj udaljenosti. Idealan je za primjene u kojima vam je potrebna visoko koncentrirana i dobro definirana zraka, poput precizne strojne obrade ili nekih vrsta lidarskih sustava.

S druge strane, transverzalni modovi višeg reda imaju složeniju distribuciju intenziteta. Mogu imati više vrhova i udolina u profilu grede. Ovi načini obično imaju veće kutove divergencije i nižu kvalitetu zrake u usporedbi s načinom TEM₀₀. Međutim, u nekim slučajevima još uvijek mogu biti korisni. Na primjer, u određenim vrstama laserskih zaslona, ​​načini višeg reda mogu se koristiti za stvaranje zanimljivijih uzoraka zraka.

Na strukturu načina rada pulsne laserske diode može utjecati nekoliko čimbenika. Jedan od ključnih čimbenika je dizajn laserske šupljine. Oblik i veličina šupljine mogu odrediti koji modovi smiju oscilirati. Na primjer, veća je vjerojatnost da će manja šupljina podržati osnovni poprečni 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 središtu aktivnog područja, to će favorizirati osnovni transverzalni mod. Ali ako je pojačanje ravnomjernije raspoređeno, vjerojatnije je da će se pojaviti modovi višeg reda.

Uzdužni načini

Uzdužni modovi, s druge strane, povezani su s distribucijom svjetlosti duž smjera laserske zrake. U pulsnoj laserskoj diodi svjetlost oscilira naprijed-natrag između dva zrcala laserske šupljine, tvoreći stojne valove. Svaki longitudinalni mod odgovara određenoj valnoj duljini ili frekvenciji svjetlosti.

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

U nekim je primjenama ključno imati jedan uzdužni način. Na primjer, u optičkim komunikacijskim sustavima potreban je jedan uzdužni laser kako bi se osigurao stabilan i brz prijenos podataka. Za postizanje jednog uzdužnog načina 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 filtar koji odabire valne duljine, dopuštajući samo jednom uzdužnom modu da oscilira. To rezultira vrlo stabilnim laserskim izlazom uske širine linije, koji je savršen za optičku komunikaciju.

Kontrola načina rada u pulsnim laserskim diodama

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

Jedan od načina na koji kontroliramo strukturu moda je pažljiv dizajn i izrada laserskih dioda. Optimiziramo geometriju laserske šupljine i profil pojačanja aktivnog područja kako bismo pogodovali željenom načinu rada. Na primjer, možemo upotrijebiti grebenu strukturu valovoda da ograničimo svjetlost i potaknemo rad temeljnog transverzalnog moda.

Također koristimo napredne tehnike pakiranja kako bismo zaštitili diode i održali njihovu stabilnost načina rada. Na primjer, našTO56 905nm 70W pulsni laseriTO56 905nm 25W pulsni lasersu pažljivo pakirani kako bi se osiguralo da struktura načina rada ostaje dosljedna tijekom vremena i pod različitim radnim uvjetima.

Osim dizajna i pakiranja, također provodimo opsežna testiranja naših pulsnih laserskih dioda. Koristimo sofisticiranu optičku mjernu opremu za analizu modne strukture dioda i osiguravamo da zadovoljavaju naše standarde kvalitete. Ako dioda ne zadovoljava specifikacije željenog načina rada, izvršit ćemo prilagodbe u proizvodnom procesu ili odbaciti diodu kako bismo osigurali da samo proizvodi visoke kvalitete dođu do naših kupaca.

Zahtjevi za aplikacije i način rada

Različite primjene imaju različite zahtjeve načina rada za pulsne laserske diode. Pogledajmo nekoliko primjera.

Lidar sustavi: U lidaru, koji se koristi za 3D mapiranje i detekciju objekata u autonomnim vozilima i drugim aplikacijama, bitna je visokokvalitetna zraka s dobro definiranom strukturom načina. Obično se daje prednost osnovnom transverzalnom načinu (TEM₀₀) jer daje uzak i fokusiran snop, koji omogućuje točna mjerenja udaljenosti i slike visoke rezolucije. Naši TO56 905nm pulsni laseri često se koriste u lidarskim sustavima zbog izvrsne kvalitete načina rada i velike izlazne snage.

Optička komunikacija: Kao što je ranije spomenuto, rad u jednom uzdužnom modu ključan je 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 primjeni jer mogu dati izlaz u jednom longitudinalnom modu.

Medicinske primjene: U nekim medicinskim primjenama, poput laserske kirurgije ili fotodinamičke terapije, struktura načina rada laserske diode može utjecati na ishod liječenja. Dobro kontrolirani snop s određenim profilom načina rada može se koristiti za ciljanje specifičnih tkiva ili stanica s visokom preciznošću.

Zaključak

Razumijevanje strukture načina rada pulsne laserske diode bitno je i za proizvođače i za korisnike. To utječe na performanse i prikladnost dioda za različite primjene. Kao dobavljač, neprestano radimo na poboljšanju naše tehnologije i osiguravamo da naše pulsne laserske diode mogu pružiti željenu strukturu načina rada uz visoku pouzdanost i performanse.

Ako ste na tržištu pulsnih laserskih dioda i imate posebne zahtjeve za način rada za svoju primjenu, slobodno nam se obratite. Možemo vam pružiti detaljne informacije o našim proizvodima i pomoći vam odabrati pravu diodu za vaše potrebe. Bez obzira trebate li pulsni laser velike snage s izvrsnom kvalitetom moda ili laser s jednim longitudinalnim modom za optičku komunikaciju, mi ćemo vas pokriti. Započnimo razgovor i vidimo kako možemo raditi zajedno kako bismo zadovoljili vaše potrebe za laserskom diodom.

Reference

• Siegman, A. E. (1986). Laseri. Sveučilišne znanstvene knjige.
• Saleh, BEA i Teich, MC (2007). Osnove fotonike. Wiley-Interscience.