ဖိုက်ဘာဒွန်တွဲ semiconductor လေဆာ

အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်- အလင်းထုတ်ပေးသော အလင်းကို optical fiber တစ်ခုအဖြစ် ပေါင်းစပ်ထားသည့် ဒိုင်အိုဒလေဆာ။

များစွာသောအခြေအနေများတွင်၊ ၎င်းသည် လိုအပ်သည့်နေရာသို့ အလင်းပို့နိုင်စေရန် diode လေဆာမှ output light ကို optical fiber သို့ ပေါင်းစပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ Fiber-coupled semiconductor လေဆာများသည် အောက်ပါ အားသာချက်များ ရှိသည်။

1. optical fiber မှထုတ်လွှတ်သောအလင်း၏ပြင်းထန်မှုမျဉ်းကွေးသည် ယေဘူယျအားဖြင့် ချောမွေ့ပြီး စက်ဝိုင်းပုံဖြစ်ပြီး beam quality သည် symmetrical ဖြစ်ပြီး၊ application အတွက် အလွန်အဆင်ပြေပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ရှုပ်ထွေးမှုနည်းသော optics ကို end-pumped solid-state လေဆာများအတွက် စက်ဝိုင်းပုံအစက်အပြောက်များထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုသည်။

2. လေဆာဒိုင်အိုဒနှင့် ၎င်း၏အအေးခံကိရိယာကို solid-state လေဆာဦးခေါင်းမှ ဖယ်ရှားပါက လေဆာသည် အလွန်သေးငယ်လာပြီး အခြား optical အစိတ်အပိုင်းများကို ထားရှိရန် နေရာအလုံအလောက်ရှိပါသည်။

3. အရည်အချင်းမပြည့်မီသော optically ပေါင်းစပ်ထားသော semiconductor လေဆာများကို အစားထိုးခြင်းသည် ကိရိယာ၏ အစီအစဉ်ကို ပြောင်းလဲရန် မလိုအပ်ပါ။

4. optical coupling device သည် အခြားသော fiber optic ကိရိယာများနှင့် ပေါင်းစပ်အသုံးပြုရလွယ်ကူသည်။

Fiber Coupled Semiconductor Laser အမျိုးအစားများ

အချောထည် diode လေဆာများသည် fiber-coupled ဖြစ်ပြီး၊ လေဆာအထုပ်တွင် အလွန်ကြံ့ခိုင်သော fiber-coupled optics များပါရှိသည်။ မတူညီသော diode လေဆာများသည် မတူညီသော အမျှင်များနှင့် နည်းပညာများကို အသုံးပြုသည်။

အရိုးရှင်းဆုံးအခြေအနေမှာ VCSEL (Vertical Cavity Surface Radiation Laser) သည် ပုံမှန်အားဖြင့် အလွန်မြင့်မားသော အလင်းတန်းအရည်အသွေး၊ အလယ်အလတ် အလင်းတန်းကွဲပြားမှု၊ astigmatism မရှိခြင်းနှင့် စက်ဝိုင်းအတွင်း ပြင်းထန်မှု ဖြန့်ဝေမှုတို့ဖြင့် အလင်းတန်းတစ်ခုကို ဖြာထွက်စေသည်။ single-mode fiber ၏ core သို့ ဓာတ်ရောင်ခြည်အစက်အပြောက်ကို ပုံဖော်ရာတွင် ရိုးရှင်းသော စက်လုံးပုံမှန်ဘီလူးတစ်ခု လိုအပ်သည်။ coupling ထိရောက်မှု 70-80% ကိုရောက်ရှိနိုင်ပါတယ်။ Optical fiber များကို VCSEL ၏ဖြာထွက်နေသောမျက်နှာပြင်သို့လည်း တိုက်ရိုက်ချိတ်ဆက်နိုင်သည်။

အစွန်း-ထုတ်လွှတ်သော လေဆာဒိုင်အိုဒိတ်များသည် တစ်ခုတည်းသော spatial mode ကိုလည်း ဖြာထွက်နိုင်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် မူအားဖြင့်၊ single-mode အမျှင်များအဖြစ် ထိထိရောက်ရောက် ပေါင်းစပ်နိုင်သည်။ သို့သော်၊ ရိုးရိုးစက်လုံးပုံမှန်ဘီလူးကိုသာအသုံးပြုပါက၊ အလင်းတန်း၏ ellipticity သည် coupling ထိရောက်မှုကို များစွာလျှော့ချပေးလိမ့်မည်။ နှင့် beam divergence angle သည် အနည်းဆုံး ဦးတည်ချက်တစ်ခုတွင် အတော်လေး ကြီးမားသောကြောင့် မှန်ဘီလူးတွင် ကိန်းဂဏာန်းအတော်လေးကြီးမားသော အလင်းဝင်ပေါက်ရှိရန် လိုအပ်ပါသည်။ အခြားပြဿနာမှာ diode ၏ output light တွင်ရှိသော astigmatism၊ အထူးသဖြင့် Gain-guided diode သည် အပိုဆလင်ဒါမှန်ဘီလူးကိုအသုံးပြုခြင်းဖြင့် လျော်ကြေးပေးနိုင်သည်။ အထွက်ပါဝါသည် ရာနှင့်ချီသော မီလီဝပ်သို့ ရောက်ရှိပါက၊ ဖိုက်ဘာ-အချိတ်အဆက်ရှိသော Gain-guided လေဆာဒိုင်အိုဒိတ်များကို erbium-doped ဖိုင်ဘာအမ်ပလီယာများကို စုပ်ထုတ်ရန်အတွက် အသုံးပြုနိုင်သည်။

ပုံ 2- ရိုးရှင်းသော ပါဝါဖိုက်ဘာတွဲပါ အစွန်းထွက်-ထုတ်လွှတ်သည့် လေဆာဒိုင်အိုဒ၏ ဇယားကွက်။ လုံးပတ်မှန်ဘီလူးကို လေဆာဒိုင်အိုဒု၏ မျက်နှာပြင်မှ ထုတ်လွှတ်သော အလင်းကို ဖိုက်ဘာအူတိုင်ပေါ်သို့ ပုံဖော်ရန် အသုံးပြုသည်။ Beam ellipticity နှင့် astigmatism တို့သည် coupling efficiency ကို လျော့နည်းစေသည်။

ကြီးမားသော ဧရိယာလေဆာဒိုင်အိုဒိတ်များသည် ရောင်ခြည်ဦးတည်ရာနေရာအလိုက် ဘက်စုံသုံးမုဒ်များဖြစ်သည်။ အကယ်၍ သင်သည် စက်ဝိုင်းရှိအလင်းတန်းကို ဆလင်ဒါမှန်ဘီလူးဖြင့် ပုံသွင်းခြင်း (ဥပမာ၊ ပုံ 3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ဖိုက်ဘာမှန်ဘီလူး) ပြီးနောက် multimode ဖိုက်ဘာကို ထည့်သွင်းပါက၊ အရည်အသွေးမြင့် အလင်းတန်းသည် မြန်ဆန်သောဝင်ရိုးသို့ ဦးတည်သွားသောကြောင့် တောက်ပမှုအများစု ဆုံးရှုံးသွားမည်ဖြစ်သည်။ အရည်အသွေးကို အသုံးမပြုနိုင်ပါ။ ဥပမာအားဖြင့်၊ 1W ပါဝါရှိသောအလင်းသည် core အချင်း 50 microns နှင့် 0.12 ရှိသော ကိန်းဂဏာန်းအလင်းဝင်ပေါက်ရှိသော multimode ဖိုက်ဘာကို ဝင်ရောက်နိုင်သည်။ ဤအလင်းသည် မိုက်ခရိုချစ်ပ်လေဆာကဲ့သို့သော ပါဝါနည်းပါးသော လေဆာအမြောက်အမြားကို စုပ်ယူရန် လုံလောက်ပါသည်။ 10W အလင်းထုတ်လွှတ်မှုပင်ဖြစ်နိုင်သည်။

ပုံ 3- ရိုးရှင်းသော optically ပေါင်းစပ်ထားသော ဧရိယာကြီးမားသော လေဆာဒိုင်အိုဒ၏ ဇယားကွက်။ Fiber optic မှန်ဘီလူးများကို အမြန်ဝင်ရိုးလမ်းကြောင်းတွင် အလင်းပေါင်းစပ်ရန် အသုံးပြုသည်။

ပိုမိုကောင်းမွန်သော broadband လေဆာနည်းပညာသည် အလင်းတန်းအား ပစ်လွှတ်ခြင်းမပြုမီ အချိုးကျသော အလင်းတန်းအရည်အသွေး (အလင်းတန်းအချင်းဝက်မျှသာမဟုတ်) ရှိစေရန် ပုံသွင်းရန်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ပိုမိုတောက်ပမှုကိုလည်း ဖြစ်စေသည်။

diode array များတွင်၊ asymmetric beam အရည်အသွေးပြဿနာသည် ပို၍ပင်ပြင်းထန်သည်။ transmitter တစ်ခုစီ၏ အထွက်အား ဖိုက်ဘာအစုအဝေးရှိ မတူညီသောဖိုက်ဘာတစ်ခုအဖြစ် ပေါင်းစပ်နိုင်သည်။ optical fibers များကို diode array ၏ တစ်ဖက်တွင် linearly စီစဥ်ထားသော်လည်း output end များကို circular array ဖြင့်စီစဉ်ထားပါသည်။ အလင်းတန်းကို ဘက်စုံမုဒ်ဖိုက်ဘာအဖြစ်သို့ မလွှင့်မီ အချိုးကျသော အလင်းတန်းအရည်အသွေးရရှိရန် အလင်းပုံဖော်ကိရိယာကို အသုံးပြုနိုင်သည်။ ၎င်းသည် 30W အလင်းအား 200 မိုက်ခရိုအချင်း ဖိုက်ဘာတစ်ခုသို့ ကိန်းဂဏန်းအလင်းဝင်ပေါက် 0.22 ဖြင့် ပေါင်းစပ်နိုင်စေပါသည်။ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 15W အထွက်ပါဝါရရှိရန် ဤစက်ပစ္စည်းအား Nd:YAG သို့မဟုတ် Nd:YVO4 လေဆာများကို စုပ်ထုတ်ရန်အတွက် အသုံးပြုနိုင်သည်။

Diode stacks များတွင်၊ ပိုကြီးသော core အချင်းရှိသော အမျှင်များကိုလည်း အသုံးများသည်။ ရာပေါင်းများစွာသော watts (သို့မဟုတ် ကီလိုဝပ်ပေါင်းများစွာပင်) အလင်းအား 600 microns နှင့် ဂဏန်းအလင်းဝင်ပေါက် 0.22 ရှိသော core အချင်းရှိသော optical fiber တစ်ခုသို့ ပေါင်းစပ်နိုင်သည်။

Fiber Coupling ၏ အားနည်းချက်များ။

အာကာသဓာတ်ရောင်ခြည်လေဆာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက fiber-coupled semiconductor လေဆာများ၏ အားနည်းချက်များမှာ-

ပိုမြင့်သောကုန်ကျစရိတ်။ အလင်းတန်းများ ကိုင်တွယ်ခြင်းနှင့် သွယ်တန်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်များကို ရိုးရှင်းစေပါက ကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချနိုင်သည်။

အထွက်ပါဝါသည် အနည်းငယ်သေးငယ်ပြီး ပိုအရေးကြီးသည်မှာ တောက်ပမှုဖြစ်သည်။ အသုံးပြုထားသော fiber coupling နည်းပညာပေါ် မူတည်၍ တောက်ပမှု ဆုံးရှုံးမှုသည် တစ်ခါတစ်ရံ အလွန်ကြီးမားသည် (ပြင်းအားတစ်ခုထက် ပိုကြီးသည်) နှင့် တစ်ခါတစ်ရံတွင် သေးငယ်သည်။ အချို့ကိစ္စများတွင် ၎င်းသည် အရေးမကြီးပါ၊ သို့သော် အခြားကိစ္စများတွင်၊ Diode-pumped bulk လေဆာများ သို့မဟုတ် ပါဝါမြင့်ဖိုက်ဘာလေဆာများ ဒီဇိုင်းတွင် ပြဿနာဖြစ်လာသည်။

ကိစ္စအများစုတွင် (အထူးသဖြင့် multimode fiber) ဖိုင်ဘာသည် ပိုလာရိုက်ခြင်းကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ ထို့နောက် ဖိုက်ဘာ၏ အထွက်အလင်းရောင်သည် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းပိုလာကာ ဖြစ်ကာ ဖိုင်ဘာကို ရွှေ့လိုက်လျှင် သို့မဟုတ် အပူချိန် ပြောင်းလဲပါက ပိုလာဇေးရှင်းအခြေအနေသည်လည်း ပြောင်းလဲသွားမည်ဖြစ်သည်။ Pump Absorption သည် Polarization ကို မှီခိုနေပါက၊ ၎င်းသည် diode-pumped solid-state လေဆာများတွင် သိသာထင်ရှားသော တည်ငြိမ်မှုပြဿနာများကို ဖန်တီးနိုင်သည်။