טכנולוגיית צרור סיבים משפרת את העוצמה והבהירות של לייזר מוליך למחצה כחול

טכנולוגיית צרור הסיבים משפרת את העוצמה והבהירות שללייזר מוליך למחצה כחול

עיצוב אלומה באמצעות אותו אורך גל או אורך גל קרוב לזהלייזריחידה היא הבסיס לשילוב של קרני לייזר מרובות באורכי גל שונים. ביניהם, קשירת קרניים מרחבית היא ערימת קרני לייזר מרובות במרחב כדי להגדיל את ההספק, אך עלולה לגרום לירידה באיכות הקרן. באמצעות מאפיין הקיטוב הליניארי שללייזר מוליך למחצה, ניתן להגדיל כמעט פי שניים את עוצמתן של שתי אלומות שכיוון הרטט שלהן ניצב זו לזו, בעוד שאיכות האלומה נשארת ללא שינוי. צרור סיבים הוא התקן סיבים המוכן על בסיס צרור סיבים התמזגו מחודד (TFB). זהו הסרת שכבת ציפוי של צרור סיבים אופטיים, ולאחר מכן סידורם יחד בצורה מסוימת, חימום בטמפרטורה גבוהה כדי להמיס אותו, תוך מתיחה של צרור הסיבים האופטיים בכיוון ההפוך, אזור החימום של הסיבים האופטיים נמס לצרור סיבים אופטיים התמזג בצורת חרוט. לאחר חיתוך מותן החרוט, קצה המוצא של החרוט מתמזג עם סיב המוצא. טכנולוגיית צרור סיבים יכולה לשלב מספר צרורות סיבים בודדים לצרור בקוטר גדול, ובכך להשיג העברת הספק אופטית גבוהה יותר. איור 1 הוא תרשים סכמטי שללייזר כחולטכנולוגיית סיבים.

טכניקת שילוב הקרן הספקטרלית משתמשת באלמנט פיזור שבב יחיד כדי לשלב בו זמנית קרני לייזר מרובות עם מרווחי אורכי גל נמוכים עד 0.1 ננומטר. קרני לייזר מרובות באורכי גל שונים פוגעות באלמנט הפיזור בזוויות שונות, חופפות באלמנט, ולאחר מכן מתפרקות ומופקות באותו כיוון תחת פעולת הפיזור, כך שקרן הלייזר המשולבת חופפת זו את זו בשדה הקרוב והרחוק, ההספק שווה לסכום קרני היחידה, ואיכות הקרן עקבית. על מנת לממש את שילוב הקרן הספקטרלית ברווח צר, בדרך כלל משתמשים בסריג דיפרקציה עם פיזור חזק כאלמנט שילוב הקרן, או בסריג פני השטח בשילוב עם מצב משוב מראה חיצוני, ללא שליטה עצמאית בספקטרום יחידת הלייזר, מה שמפחית את הקושי והעלות.

לייזר כחול ומקור האור המרוכב שלו עם לייזר אינפרא אדום נמצאים בשימוש נרחב בתחום ריתוך מתכות לא ברזליות וייצור תוספי, ומשפרים את יעילות המרת האנרגיה ואת יציבות תהליך הייצור. קצב הספיגה של לייזר כחול עבור מתכות לא ברזליות גדל פי כמה עד פי עשרות מזה של לייזרים באורך גל קרוב לאינפרא אדום, והוא גם משפר במידה מסוימת את הטיטניום, ניקל, ברזל ומתכות אחרות. לייזרים כחולים בעלי עוצמה גבוהה יובילו את הטרנספורמציה של ייצור לייזרים, ושיפור הבהירות והפחתת עלויות הם מגמת הפיתוח העתידית. ייצור תוספי, ציפוי וריתוך של מתכות לא ברזליות יהיו בשימוש נרחב יותר.

בשלב של בהירות כחולה נמוכה ועלות גבוהה, מקור האור המורכב של לייזר כחול ולייזר אינפרא אדום קרוב יכול לשפר משמעותית את יעילות המרת האנרגיה של מקורות אור קיימים ואת יציבות תהליך הייצור תחת ההנחה של עלות נשלטת. יש חשיבות רבה לפתח טכנולוגיית שילוב קרן ספקטרום, לפתור בעיות הנדסיות ולשלב טכנולוגיית יחידות לייזר בהירות גבוהה כדי לממש מקור לייזר מוליך למחצה כחול בהירות גבוהה בקילוואט, ולחקור טכנולוגיית שילוב קרן חדשה. עם העלייה בעוצמת הלייזר ובבהירות, בין אם כמקור אור ישיר או עקיף, לייזר כחול יהיה חשוב בתחום ההגנה הלאומית והתעשייה.