تعمل تقنية حزمة الألياف على تحسين قوة وسطوع الليزر شبه الموصل الأزرق

تعمل تقنية حزمة الألياف على تحسين قوة وسطوعليزر أشباه الموصلات الأزرق

تشكيل الشعاع باستخدام نفس الطول الموجي أو طول موجي قريب منهالليزرالوحدة هي أساس دمج حزم الليزر المتعددة ذات الأطوال الموجية المختلفة. من بينها، الربط المكاني للحزم، وهو عبارة عن تكديس حزم ليزر متعددة في الفضاء لزيادة الطاقة، ولكنه قد يؤدي إلى انخفاض جودة الشعاع. باستخدام خاصية الاستقطاب الخطي لـليزر أشباه الموصلاتيمكن زيادة قوة شعاعين متعامدين على بعضهما البعض بمقدار الضعف تقريبًا، مع الحفاظ على جودة الشعاع. جهاز تجميع الألياف هو جهاز ألياف مُجهز على أساس حزمة الألياف المُدمجة المخروطية (TFB). يتم ذلك عن طريق تجريد حزمة من طبقة طلاء الألياف الضوئية، ثم ترتيبها معًا بطريقة معينة، وتسخينها عند درجة حرارة عالية لإذابتها، مع شد حزمة الألياف الضوئية في الاتجاه المعاكس، حيث تذوب منطقة تسخين الألياف الضوئية في حزمة ألياف ضوئية مخروطية مُدمجة. بعد قطع محيط المخروط، يتم دمج طرف مخرج المخروط مع ليف مخرج. يمكن لتقنية تجميع الألياف دمج حزم ألياف فردية متعددة في حزمة كبيرة القطر، مما يحقق نقل طاقة ضوئية أعلى. الشكل 1 هو الرسم التخطيطي لـالليزر الأزرقتكنولوجيا الألياف.

تعتمد تقنية دمج الحزم الطيفية على عنصر تشتيت أحادي الشريحة لدمج عدة أشعة ليزر في وقت واحد بفواصل زمنية تصل إلى 0.1 نانومتر. تسقط أشعة ليزر متعددة بأطوال موجية مختلفة على العنصر المشتت بزوايا مختلفة، وتتداخل عنده، ثم تحيد وتخرج في نفس الاتجاه تحت تأثير التشتت، بحيث تتداخل شعاع الليزر المُدمج في المجالين القريب والبعيد، وتكون الطاقة مساوية لمجموع حزم الوحدة، وتكون جودة الشعاع متسقة. لتحقيق دمج الحزم الطيفية ضيقة المسافة، عادةً ما يُستخدم محزز الحيود ذو التشتت القوي كعنصر دمج للحزم، أو محزز السطح مع وضع التغذية الراجعة الخارجية للمرآة، دون تحكم مستقل في طيف وحدة الليزر، مما يقلل من الصعوبة والتكلفة.

يُستخدم الليزر الأزرق ومصدر ضوءه المركب مع ليزر الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في مجال لحام المعادن غير الحديدية والتصنيع الإضافي، مما يُحسّن كفاءة تحويل الطاقة واستقرار عملية التصنيع. يزيد معدل امتصاص الليزر الأزرق للمعادن غير الحديدية من عدة أضعاف إلى عشرات المرات مقارنةً بليزرات الطول الموجي القريب من الأشعة تحت الحمراء، كما يُحسّن أداء التيتانيوم والنيكل والحديد والمعادن الأخرى إلى حد ما. ستُحدث الليزرات الزرقاء عالية الطاقة تحولاً جذرياً في تصنيع الليزر، ويُعدّ تحسين السطوع وخفض التكاليف اتجاهاً مستقبلياً للتطوير. سيزداد استخدام التصنيع الإضافي، والتكسية، ولحام المعادن غير الحديدية على نطاق أوسع.

في مرحلة انخفاض سطوع الضوء الأزرق وارتفاع تكلفته، يُمكن لمصدر الضوء المركب من الليزر الأزرق وليزر الأشعة تحت الحمراء القريبة أن يُحسّن بشكل كبير كفاءة تحويل الطاقة لمصادر الضوء الحالية، ويعزز استقرار عملية التصنيع، مع مراعاة التكلفة المعقولة. ومن الأهمية بمكان تطوير تقنية دمج شعاع الطيف، وحل المشكلات الهندسية، ودمج تقنية وحدة الليزر عالية السطوع لتحقيق مصدر ليزر أشباه موصلات أزرق عالي السطوع بقوة كيلوواط، واستكشاف تقنيات جديدة لدمج الشعاع. ومع زيادة قوة الليزر وسطوعه، سواءً كمصدر ضوء مباشر أو غير مباشر، سيُصبح الليزر الأزرق ذا أهمية بالغة في مجال الدفاع الوطني والصناعة.