โครงสร้างโหมดของพัลส์เลเซอร์ไดโอดคืออะไร?

เฮ้! ในฐานะซัพพลายเออร์ของพัลส์เลเซอร์ไดโอด ฉันมักถูกถามเกี่ยวกับโครงสร้างโหมดของโรงไฟฟ้าเล็กๆ เหล่านี้ ดังนั้น ฉันคิดว่าฉันจะเจาะลึกในหัวข้อนี้และแบ่งปันสิ่งที่ฉันรู้

ก่อนอื่น มาทำความเข้าใจก่อนว่าพัลส์เลเซอร์ไดโอดคืออะไร เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ปล่อยแสงพัลส์ที่สั้นและเข้มข้น ไดโอดเหล่านี้นำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่ระบบไลดาร์ในยานยนต์ไร้คนขับไปจนถึงการสื่อสารแบบออปติก และแม้แต่ในอุปกรณ์ทางการแพทย์บางชนิด

ตอนนี้ โครงสร้างโหมดของพัลส์เลเซอร์ไดโอดเป็นเรื่องเกี่ยวกับการกระจายแสงภายในช่องเลเซอร์ มีโหมดหลักสองประเภทที่เราต้องพูดถึง: โหมดตามขวางและโหมดตามยาว

โหมดขวาง

โหมดตามขวางจะอธิบายการกระจายแสงในระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางของลำแสงเลเซอร์ มีสองประเภททั่วไป: โหมดตามขวางพื้นฐาน (TEM₀₀) และโหมดตามขวางที่มีลำดับสูงกว่า

โหมด TEM₀₀ เป็นเหมือนจอกศักดิ์สิทธิ์ของโหมดเลเซอร์ ในโหมดนี้ ความเข้มของแสงจะสูงสุดที่กึ่งกลางลำแสงและค่อยๆ ลดลงไปทางขอบ ทำให้เกิดลำแสงรูปทรงเกาส์เซียนที่สวยงาม โหมดนี้มีคุณภาพลำแสงที่ยอดเยี่ยม โดยมีมุมเบี่ยงเบนเล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าลำแสงจะยังคงโฟกัสในระยะไกล เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่คุณต้องการลำแสงที่มีความเข้มข้นสูงและชัดเจน เช่น ในการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำหรือระบบลิดาร์บางประเภท

ในทางกลับกัน โหมดตามขวางที่มีลำดับสูงกว่าจะมีการกระจายความเข้มที่ซับซ้อนมากกว่า พวกเขาสามารถมียอดเขาและหุบเขาได้หลายจุดในโปรไฟล์ลำแสง โหมดเหล่านี้มักจะมีมุมที่แตกต่างมากกว่าและคุณภาพลำแสงต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโหมด TEM₀₀ อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี ก็ยังมีประโยชน์อยู่ ตัวอย่างเช่น ในจอแสดงผลเลเซอร์บางประเภท สามารถใช้โหมดลำดับสูงเพื่อสร้างรูปแบบลำแสงที่น่าสนใจยิ่งขึ้น

โครงสร้างโหมดของพัลส์เลเซอร์ไดโอดอาจได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งคือการออกแบบช่องเลเซอร์ รูปร่างและขนาดของช่องสามารถกำหนดได้ว่าโหมดใดที่อนุญาตให้สั่นได้ ตัวอย่างเช่น ช่องที่เล็กกว่ามีแนวโน้มที่จะรองรับโหมดแนวขวางพื้นฐาน ในขณะที่ช่องที่ใหญ่กว่าอาจยอมให้มีโหมดลำดับที่สูงกว่าได้

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือโปรไฟล์การรับของบริเวณแอคทีฟในไดโอด โปรไฟล์เกนจะอธิบายว่าการขยายแสงจะแตกต่างกันไปอย่างไรในพื้นที่ที่มีการเคลื่อนไหว หากค่าเกนสูงสุดที่ศูนย์กลางของบริเวณแอคทีฟ มันจะสนับสนุนโหมดแนวขวางพื้นฐาน แต่ถ้าได้รับการกระจายอย่างเท่าเทียมกันมากขึ้น โหมดลำดับที่สูงกว่าก็อาจมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากขึ้น

โหมดตามยาว

ในทางกลับกัน โหมดตามยาวสัมพันธ์กับการกระจายแสงไปตามทิศทางของลำแสงเลเซอร์ ในพัลส์เลเซอร์ไดโอด แสงจะแกว่งไปมาระหว่างกระจกทั้งสองของช่องเลเซอร์ ทำให้เกิดคลื่นนิ่ง โหมดตามยาวแต่ละโหมดจะสัมพันธ์กับความยาวคลื่นหรือความถี่เฉพาะของแสง

จำนวนโหมดตามยาวในพัลส์เลเซอร์ไดโอดขึ้นอยู่กับความยาวของช่องเลเซอร์และความกว้างสเปกตรัมของตัวกลางเกน ยิ่งช่องยาวเท่าไร โหมดตามยาวก็จะยิ่งมีระยะห่างกันมากขึ้นเท่านั้น และหากตัวกลางเกนมีความกว้างสเปกตรัมกว้าง ก็สามารถรองรับโหมดตามยาวได้มากขึ้น

ในบางแอปพลิเคชัน การมีโหมดตามยาวโหมดเดียวถือเป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่น ในระบบการสื่อสารด้วยแสง จำเป็นต้องใช้เลเซอร์โหมดยาวเดี่ยวเพื่อให้แน่ใจว่าการรับส่งข้อมูลมีความเสถียรและความเร็วสูง เพื่อให้บรรลุการทำงานโหมดตามยาวเดี่ยว สามารถใช้เทคนิคต่างๆ ได้ เช่น การใช้โครงสร้างแบบกระจายป้อนกลับ (DFB) ในไดโอด

ในเลเซอร์ DFB ตะแกรงจะถูกรวมเข้ากับบริเวณแอคทีฟของไดโอด ตะแกรงนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกรองเลือกความยาวคลื่น ทำให้มีเพียงโหมดตามยาวเดียวเท่านั้นที่จะแกว่งไปมา ผลลัพธ์ที่ได้คือเอาต์พุตเลเซอร์ที่มีความเสถียรสูงและมีเส้นบรรทัดแคบ ซึ่งเหมาะสำหรับการสื่อสารแบบออปติก

การควบคุมโหมดในไดโอดเลเซอร์พัลส์

ในฐานะซัพพลายเออร์ของพัลส์เลเซอร์ไดโอด เราให้ความสำคัญกับการควบคุมโหมดเป็นอย่างมาก เราต้องการให้แน่ใจว่าไดโอดของเราสามารถทำงานได้ในโครงสร้างโหมดที่ต้องการเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของลูกค้าของเรา

วิธีหนึ่งที่เราควบคุมโครงสร้างของโหมดคือการออกแบบและสร้างไดโอดเลเซอร์อย่างระมัดระวัง เราปรับรูปทรงของช่องเลเซอร์ให้เหมาะสมและโปรไฟล์เกนของพื้นที่ทำงานเพื่อให้เหมาะกับโหมดที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น เราอาจใช้โครงสร้างท่อนำคลื่นสันเพื่อจำกัดแสงและกระตุ้นให้เกิดการทำงานของโหมดตามขวางขั้นพื้นฐาน

นอกจากนี้เรายังใช้เทคนิคการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงเพื่อปกป้องไดโอดและรักษาความเสถียรของโหมด ยกตัวอย่างของเราTO56 905nm 70W พัลส์เลเซอร์และTO56 905nm 25W พัลส์เลเซอร์ได้รับการบรรจุอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างของโหมดยังคงสอดคล้องกันเมื่อเวลาผ่านไปและภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน

นอกเหนือจากการออกแบบและบรรจุภัณฑ์แล้ว เรายังทำการทดสอบพัลส์เลเซอร์ไดโอดของเราอย่างละเอียดอีกด้วย เราใช้อุปกรณ์ตรวจวัดเชิงแสงที่ซับซ้อนเพื่อวิเคราะห์โครงสร้างโหมดของไดโอด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์เหล่านั้นตรงตามมาตรฐานคุณภาพของเรา หากไดโอดไม่ตรงตามข้อกำหนดโหมดที่ต้องการ เราจะทำการปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิตหรือปฏิเสธไดโอดเพื่อให้แน่ใจว่าเฉพาะผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงเท่านั้นที่จะถึงมือลูกค้าของเรา

ข้อกำหนดของแอปพลิเคชันและโหมด

การใช้งานที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดโหมดที่แตกต่างกันสำหรับไดโอดเลเซอร์พัลส์ ลองมาดูตัวอย่างบางส่วน

ระบบไลดาร์: ใน LIDAR ซึ่งใช้สำหรับการทำแผนที่ 3 มิติและการตรวจจับวัตถุในยานพาหนะอัตโนมัติและการใช้งานอื่นๆ ลำแสงคุณภาพสูงพร้อมโครงสร้างโหมดที่กำหนดไว้อย่างดีถือเป็นสิ่งสำคัญ โดยทั่วไปนิยมใช้โหมดขวางพื้นฐาน (TEM₀₀) เนื่องจากมีลำแสงแคบและโฟกัส ซึ่งช่วยให้วัดระยะทางได้อย่างแม่นยำและถ่ายภาพความละเอียดสูง พัลส์เลเซอร์ TO56 905nm ของเรามักใช้ในระบบ LIDAR เนื่องจากโหมดมีคุณภาพดีเยี่ยมและมีกำลังขับสูง

การสื่อสารด้วยแสง: ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น การทำงานในโหมดแนวยาวเดี่ยวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสื่อสารด้วยแสง เลเซอร์ที่มีความกว้างเส้นตรงที่เสถียรและแคบเป็นสิ่งจำเป็นในการส่งข้อมูลในระยะทางไกลโดยไม่ทำให้สัญญาณเสื่อมลงอย่างมีนัยสำคัญ เลเซอร์ DFB มักใช้ในแอปพลิเคชันนี้เนื่องจากสามารถให้เอาต์พุตโหมดแนวยาวเดี่ยวได้

การใช้งานทางการแพทย์: ในการใช้งานทางการแพทย์บางอย่าง เช่น การผ่าตัดด้วยเลเซอร์หรือการบำบัดด้วยแสง โครงสร้างโหมดของเลเซอร์ไดโอดอาจส่งผลต่อผลการรักษา ลำแสงที่มีการควบคุมอย่างดีพร้อมโปรไฟล์โหมดเฉพาะสามารถใช้เพื่อกำหนดเป้าหมายเนื้อเยื่อหรือเซลล์เฉพาะด้วยความแม่นยำสูง

บทสรุป

การทำความเข้าใจโครงสร้างโหมดของพัลส์เลเซอร์ไดโอดถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทั้งผู้ผลิตและผู้ใช้ ส่งผลต่อประสิทธิภาพและความเหมาะสมของไดโอดในการใช้งานที่แตกต่างกัน ในฐานะซัพพลายเออร์ เราทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีของเรา และให้แน่ใจว่าพัลส์เลเซอร์ไดโอดของเราสามารถให้โครงสร้างโหมดที่ต้องการพร้อมความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพสูง

หากคุณอยู่ในตลาดไดโอดเลเซอร์พัลส์และมีข้อกำหนดโหมดเฉพาะสำหรับการใช้งานของคุณ อย่าลังเลที่จะติดต่อเรา เราสามารถให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของเราและช่วยคุณเลือกไดโอดที่เหมาะกับความต้องการของคุณได้ ไม่ว่าคุณจะต้องการพัลส์เลเซอร์กำลังสูงที่มีคุณภาพโหมดดีเยี่ยม หรือเลเซอร์โหมดแนวยาวเดี่ยวสำหรับการสื่อสารแบบออปติก เราก็ช่วยคุณได้ มาเริ่มการสนทนาและดูว่าเราจะทำงานร่วมกันเพื่อตอบสนองความต้องการเลเซอร์ไดโอดของคุณได้อย่างไร

อ้างอิง

• ซีกแมน, เอ. อี. (1986) เลเซอร์ หนังสือวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัย.
• ซาเลห์ บีอีเอ และเทช พิธีกร (2550) พื้นฐานของโฟโตนิกส์ ไวลีย์-Interscience