ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನ: ಬ್ರಾಡ್ ಬೀಮ್‌ಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳವರೆಗೆ

ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಲೇಸರ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಲೇಸರ್ ಪಂಪಿಂಗ್, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸಂಸ್ಕರಣೆ, ವೈದ್ಯಕೀಯ ಉಪಕರಣಗಳು ಮತ್ತು ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಂಶೋಧನೆಯಂತಹ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿವೆ. ಅವುಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಮಾಡ್ಯುಲರ್ ಸ್ಕೇಲೆಬಿಲಿಟಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ದಕ್ಷತೆಯೊಂದಿಗೆ, ಈ ಸಾಧನಗಳು ಅನೇಕ ಆಧುನಿಕ ಲೇಸರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಹೃದಯಭಾಗದಲ್ಲಿವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ನ ಹಲವು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸೂಚಕಗಳಲ್ಲಿ, ಒಂದು ನಿಯತಾಂಕವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಕಡೆಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಆದರೆ ವಿಮರ್ಶಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ: ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನ. ಈ ಲೇಖನವು ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಭೌತಿಕ ಮೂಲಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತದೆ - ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವಿನ್ಯಾಸವು ಅದನ್ನು ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು.

1. ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನ ಎಂದರೇನು?

ಲೇಸರ್ ಕಿರಣವು ಮುಕ್ತ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಹೇಗೆ ಹರಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನವು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮುಖದಿಂದ ಕಿರಣವು ಎಷ್ಟರ ಮಟ್ಟಿಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನವು ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಬಲವಾದ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ:

ವೇಗದ ಅಕ್ಷ: ಪಟ್ಟಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಪ್ರದೇಶವು ಅತ್ಯಂತ ಕಿರಿದಾಗಿದೆ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1–2 µm), ಇದು ದೊಡ್ಡ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 30°–45° ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು.

ನಿಧಾನ ಅಕ್ಷ: ಪಟ್ಟಿಯ ಉದ್ದಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಪ್ರದೇಶವು ಹೆಚ್ಚು ಅಗಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ನೂರಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳು), ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನಗಳು, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸುಮಾರು 5°–15°.

ಈ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ಭಿನ್ನತೆಯು ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಏಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಪ್ರಮುಖ ವಿನ್ಯಾಸ ಸವಾಲಾಗಿದೆ.

2. ಭಿನ್ನತೆಯ ಭೌತಿಕ ಮೂಲ

ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನವನ್ನು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಮುಖದ ಗಾತ್ರದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

ವೇಗದ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಪ್ರದೇಶವು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ವಿವರ್ತನೆ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ, ಸಣ್ಣ ದ್ಯುತಿರಂಧ್ರಗಳು ದೊಡ್ಡ ಭಿನ್ನತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ.

ನಿಧಾನ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ, ಕಿರಣವು ಬಹು ಹೊರಸೂಸುವ ಯಂತ್ರಗಳಾದ್ಯಂತ ಬಾರ್‌ನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳು ಅಂತರ್ಗತವಾಗಿ ವೇಗದ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಮತ್ತು ನಿಧಾನ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.

3. ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನವು ಸಿಸ್ಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ

① ಕೊಲಿಮೇಷನ್ ಮತ್ತು ಬೀಮ್ ಶೇಪಿಂಗ್‌ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೆಚ್ಚ

ಕಚ್ಚಾ ಕಿರಣದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವತೆಯಿಂದಾಗಿ, FAC (ವೇಗದ ಅಕ್ಷದ ಕೊಲಿಮೇಷನ್) ಮತ್ತು SAC (ನಿಧಾನ ಅಕ್ಷದ ಕೊಲಿಮೇಷನ್) ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಬೇಕು. ಇದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅನುಸ್ಥಾಪನಾ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಬಯಸುತ್ತದೆ.

② ಸೀಮಿತ ಫೈಬರ್ ಜೋಡಣೆ ದಕ್ಷತೆ

ಲೇಸರ್ ಬಾರ್‌ಗಳನ್ನು ಮಲ್ಟಿಮೋಡ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳು, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಆಸ್ಫೆರಿಕ್ ಲೆನ್ಸ್‌ಗಳಿಗೆ ಜೋಡಿಸುವಾಗ, ದೊಡ್ಡ ವೇಗದ-ಅಕ್ಷದ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕಿರಣ "ಸ್ಪಿಲ್ಲೋವರ್" ಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಇದು ಜೋಡಣೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ನಷ್ಟದ ಪ್ರಮುಖ ಮೂಲವಾಗಿದೆ.

③ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಸ್ಟ್ಯಾಕಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಬೀಮ್ ಗುಣಮಟ್ಟ

ಬಹು-ಬಾರ್ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಕಳಪೆಯಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಅಸಮ ಕಿರಣದ ಅತಿಕ್ರಮಣ ಅಥವಾ ದೂರದ-ಕ್ಷೇತ್ರ ಅಸ್ಪಷ್ಟತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಇದು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ವಿತರಣೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ.

4. ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಅನ್ನು ಹೇಗೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ ಮಾಡುವುದು

ಭಿನ್ನತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸಾಧನ ರಚನೆಯಿಂದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಅತ್ಯುತ್ತಮೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ಹಲವಾರು ಸಿಸ್ಟಮ್-ಮಟ್ಟದ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು:

① (ಓದಿ)FAC ಲೆನ್ಸ್‌ಗಳ ಬಳಕೆ

ಹೊರಸೂಸುವ ಮುಖದ ಹತ್ತಿರ ವೇಗದ-ಅಕ್ಷದ ಕೊಲಿಮೇಷನ್ ಲೆನ್ಸ್ ಅನ್ನು ಇರಿಸುವುದರಿಂದ ಕಿರಣವನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವೇಗದ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ - ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಗತ್ಯ.

② (ಮಾಹಿತಿ)ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಆಕಾರಕ್ಕಾಗಿ SAC ಲೆನ್ಸ್‌ಗಳು

ನಿಧಾನ-ಅಕ್ಷದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೂ, ಏಕರೂಪದ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಸಾಧಿಸಲು ಶ್ರೇಣಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ರೇಖೆ-ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಲ್ಲಿ ಆಕಾರ ನೀಡುವುದು ಇನ್ನೂ ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

③ ③ ಡೀಲರ್ಬೀಮ್ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಶೇಪಿಂಗ್ ವಿನ್ಯಾಸ

ಮೈಕ್ರೋ-ಲೆನ್ಸ್ ಅರೇಗಳು, ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಮಸೂರಗಳು ಅಥವಾ ರಚನಾತ್ಮಕ ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಬಹು ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪು, ಏಕರೂಪದ ಔಟ್‌ಪುಟ್‌ ಆಗಿ ರೂಪಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

④ (④)ಸಾಧನ-ಮಟ್ಟದ ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್

ಸಕ್ರಿಯ ಪದರದ ದಪ್ಪ, ತರಂಗಮಾರ್ಗ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ತುರಿಯುವ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುವುದರಿಂದ ಚಿಪ್ ಮಟ್ಟದಿಂದ ವೇಗದ-ಅಕ್ಷದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಪರಿಷ್ಕರಿಸಬಹುದು.

5. ನೈಜ-ಪ್ರಪಂಚದ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ನಿಯಂತ್ರಣ

① (ಓದಿ)ಲೇಸರ್ ಪಂಪ್ ಮೂಲಗಳು

ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿ ಅಥವಾ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ಗಳು ಪಂಪ್ ಮೂಲಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಅನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು - ವಿಶೇಷವಾಗಿ ವೇಗದ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ - ಜೋಡಣೆ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಿರಣದ ಕೇಂದ್ರೀಕರಣವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

② (ಮಾಹಿತಿ)ವೈದ್ಯಕೀಯ ಸಾಧನಗಳು

ಲೇಸರ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಮತ್ತು ಕೂದಲು ತೆಗೆಯುವಿಕೆಯಂತಹ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ, ಭಿನ್ನತೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಏಕರೂಪದ ಶಕ್ತಿ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷಿತ, ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

③ ③ ಡೀಲರ್ಕೈಗಾರಿಕಾ ವಸ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣೆ

ಲೇಸರ್ ವೆಲ್ಡಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಕತ್ತರಿಸುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ, ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾದ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಉತ್ತಮ ಗಮನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ.

6. ತೀರ್ಮಾನ

ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್ ಬಾರ್‌ನ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನವು ಸೂಕ್ಷ್ಮ-ಪ್ರಮಾಣದ ಚಿಪ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಿಂದ ಮ್ಯಾಕ್ರೋ-ಸ್ಕೇಲ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಒಂದು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಬಿಂದುವಾಗಿದೆ.
ಇದು ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಸೂಚಕ ಮತ್ತು ಏಕೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸದ ಗಡಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಬೇಡಿಕೆಗಳು ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಂಕೀರ್ಣತೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಲೇಸರ್ ತಯಾರಕರು ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜಕರಿಗೆ - ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ, ಹೊಳಪು ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯತ್ತ ಮುನ್ನಡೆಯಲು - ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.