ফাইবার যুক্ত সেমিকন্ডাক্টর লেজার

সংজ্ঞা: একটি ডায়োড লেজার যাতে উৎপন্ন আলো একটি অপটিক্যাল ফাইবারে মিলিত হয়।

অনেক ক্ষেত্রে, ডায়োড লেজার থেকে আউটপুট আলোকে একটি অপটিক্যাল ফাইবারে জোড়া করা প্রয়োজন যাতে আলো যেখানে প্রয়োজন সেখানে প্রেরণ করা যায়। ফাইবার-কাপল্ড সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলির নিম্নলিখিত সুবিধা রয়েছে:

1. অপটিক্যাল ফাইবার থেকে নির্গত আলোর তীব্রতা বক্ররেখা সাধারণত মসৃণ এবং বৃত্তাকার হয় এবং রশ্মির গুণমান প্রতিসম, যা প্রয়োগে খুব সুবিধাজনক। উদাহরণস্বরূপ, শেষ-পাম্পযুক্ত সলিড-স্টেট লেজারগুলির জন্য বৃত্তাকার পাম্প দাগ তৈরি করতে কম জটিল অপটিক্স ব্যবহার করা হয়।

2. যদি সলিড-স্টেট লেজার হেড থেকে লেজার ডায়োড এবং এর কুলিং ডিভাইসটি সরানো হয় তবে লেজারটি খুব ছোট হয়ে যায় এবং অন্যান্য অপটিক্যাল অংশগুলি রাখার জন্য যথেষ্ট জায়গা থাকে।

3. অযোগ্য অপটিক্যালি মিলিত সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি প্রতিস্থাপনের জন্য ডিভাইসের বিন্যাস পরিবর্তনের প্রয়োজন হয় না।

4. অপটিক্যাল কাপলিং ডিভাইসটি অন্যান্য ফাইবার অপটিক ডিভাইসের সাথে একত্রে ব্যবহার করা সহজ।

ফাইবার কাপল সেমিকন্ডাক্টর লেজারের ধরন

অনেক ফিনিশড ডায়োড লেজার ফাইবার-কাপল্ড, লেজার প্যাকেজে খুব শক্তিশালী ফাইবার-কাপল্ড অপটিক্স থাকে। বিভিন্ন ডায়োড লেজার বিভিন্ন ফাইবার এবং প্রযুক্তি ব্যবহার করে।

সবচেয়ে সহজ ক্ষেত্রে হল যে একটি VCSEL (উল্লম্ব গহ্বর সারফেস রেডিয়েশন লেজার) সাধারণত খুব উচ্চ মরীচি গুণমান, মাঝারি রশ্মির বিচ্যুতি, কোনো দৃষ্টিকোণহীনতা এবং একটি বৃত্তাকার তীব্রতা বিতরণ সহ একটি মরীচি বিকিরণ করে। একটি একক-মোড ফাইবারের মূলে রেডিয়েশন স্পট ইমেজ করার জন্য একটি সাধারণ গোলাকার লেন্স প্রয়োজন। কাপলিং দক্ষতা 70-80% পৌঁছতে পারে। অপটিক্যাল ফাইবারগুলি সরাসরি VCSEL এর বিকিরণকারী পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে।

ছোট এজ-এমিটিং লেজার ডায়োডগুলিও একটি একক স্থানিক মোডকে বিকিরণ করে এবং এইভাবে নীতিগতভাবে, একক-মোড ফাইবারগুলিতে দক্ষতার সাথে যুক্ত হতে পারে। যাইহোক, যদি শুধুমাত্র একটি সাধারণ গোলাকার লেন্স ব্যবহার করা হয়, তবে মরীচির উপবৃত্তাকার সংযোগের কার্যকারিতা অনেকাংশে কমিয়ে দেবে। এবং মরীচি অপসারণ কোণটি কমপক্ষে একটি দিকে তুলনামূলকভাবে বড়, তাই লেন্সের একটি অপেক্ষাকৃত বড় সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার থাকা প্রয়োজন। আরেকটি সমস্যা হল ডায়োডের আউটপুট আলোতে উপস্থিত দৃষ্টিভঙ্গি, বিশেষ করে লাভ-গাইডেড ডায়োড, যা একটি অতিরিক্ত নলাকার লেন্স ব্যবহার করে ক্ষতিপূরণ করা যেতে পারে। যদি আউটপুট শক্তি কয়েকশ মিলিওয়াট পর্যন্ত পৌঁছায়, তাহলে ফাইবার-কাপলড গেইন-গাইডেড লেজার ডায়োডগুলি এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার পরিবর্ধক পাম্প করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

চিত্র 2: একটি সাধারণ লো-পাওয়ার ফাইবার-কাপল্ড এজ-এমিটিং লেজার ডায়োডের পরিকল্পিত। গোলাকার লেন্সটি লেজার ডায়োডের পৃষ্ঠ থেকে ফাইবার কোরে নির্গত আলোকে চিত্রিত করতে ব্যবহৃত হয়। রশ্মি উপবৃত্তাকারতা এবং দৃষ্টিভঙ্গি কাপলিং দক্ষতা হ্রাস করে।

বড়-এরিয়া লেজার ডায়োডগুলি বিকিরণের দিকে স্থানিকভাবে মাল্টি-মোড। যদি আপনি একটি নলাকার লেন্সের মাধ্যমে বৃত্তাকার রশ্মিকে আকার দেন (উদাহরণস্বরূপ, একটি ফাইবার লেন্স, যেমন চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে) এবং তারপর মাল্টিমোড ফাইবারে প্রবেশ করেন, তবে বেশিরভাগ উজ্জ্বলতা হারিয়ে যাবে কারণ দ্রুত অক্ষের দিকে উচ্চ-মানের মরীচি। গুণমান ব্যবহার করা যাবে না। উদাহরণস্বরূপ, 1W শক্তির আলো একটি মাল্টিমোড ফাইবারে প্রবেশ করতে পারে যার মূল ব্যাস 50 মাইক্রন এবং একটি সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার 0.12। মাইক্রোচিপ লেজারের মতো কম-পাওয়ার বাল্ক লেজার পাম্প করার জন্য এই আলো যথেষ্ট। এমনকি 10W আলো নির্গত করাও সম্ভব।

চিত্র 3: একটি সাধারণ অপটিক্যালি মিলিত বড়-এরিয়া লেজার ডায়োডের পরিকল্পিত। ফাইবার অপটিক লেন্সগুলি দ্রুত অক্ষের দিকে আলোর সংমিশ্রণে ব্যবহৃত হয়।

একটি উন্নত ব্রডব্যান্ড লেজার প্রযুক্তি হ'ল বিমটিকে ফায়ার করার আগে একটি প্রতিসম মরীচির গুণমান (শুধু বিমের ব্যাসার্ধ নয়) আকার দেওয়া। এর ফলে উজ্জ্বলতাও বেশি।

ডায়োড অ্যারেতে, অপ্রতিসম মরীচি মানের সমস্যা আরও গুরুতর। প্রতিটি ট্রান্সমিটারের আউটপুট ফাইবার বান্ডেলে একটি ভিন্ন ফাইবারে মিলিত হতে পারে। অপটিক্যাল ফাইবারগুলি ডায়োড অ্যারের একপাশে রৈখিকভাবে সাজানো হয়, কিন্তু আউটপুট প্রান্তগুলি একটি বৃত্তাকার অ্যারেতে সাজানো হয়। একটি মাল্টিমোড ফাইবারে মরীচি চালু করার আগে প্রতিসম মরীচির গুণমান অর্জন করতে একটি বিম শেপার ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি 30W আলোকে 0.22 এর সাংখ্যিক অ্যাপারচার সহ 200 মাইক্রন ব্যাসের ফাইবারে মিলিত হতে দেয়। এই ডিভাইসটি প্রায় 15W এর আউটপুট পাওয়ার পাওয়ার জন্য Nd:YAG বা Nd:YVO4 লেজারগুলিকে পাম্প করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

ডায়োড স্ট্যাকগুলিতে, বড় কোর ব্যাসযুক্ত ফাইবারগুলিও সাধারণত ব্যবহৃত হয়। কয়েকশ ওয়াট (বা এমনকি কয়েক কিলোওয়াট) আলো একটি অপটিক্যাল ফাইবারে মিলিত হতে পারে যার মূল ব্যাস 600 মাইক্রন এবং একটি সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার 0.22।

ফাইবার কাপলিং এর অসুবিধা।

ফ্রি-স্পেস রেডিয়েশন লেজারের তুলনায় ফাইবার-কাপল্ড সেমিকন্ডাক্টর লেজারের কিছু অসুবিধার মধ্যে রয়েছে:

উচ্চ খরচ। বিম হ্যান্ডলিং এবং ট্রান্সমিশন প্রক্রিয়া সহজ করা হলে খরচ কমানো যেতে পারে।

আউটপুট পাওয়ার সামান্য ছোট এবং আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে উজ্জ্বলতা। ব্যবহৃত ফাইবার কাপলিং প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে উজ্জ্বলতা হ্রাস কখনও কখনও খুব বড় (প্রাকৃতির আদেশের চেয়ে বেশি) এবং কখনও কখনও ছোট হয়। কিছু ক্ষেত্রে এটি কোন ব্যাপার না, কিন্তু অন্যান্য ক্ষেত্রে এটি একটি সমস্যা হয়ে দাঁড়ায়, যেমন ডায়োড-পাম্পযুক্ত বাল্ক লেজার বা উচ্চ-শক্তি ফাইবার লেজারের ডিজাইনে।

বেশিরভাগ ক্ষেত্রে (বিশেষ করে মাল্টিমোড ফাইবার), ফাইবার মেরুকরণ বজায় রাখে। তারপর ফাইবারের আউটপুট আলো আংশিকভাবে মেরুকরণ করা হয়, এবং যদি ফাইবার সরানো হয় বা তাপমাত্রা পরিবর্তন হয়, মেরুকরণ অবস্থাও পরিবর্তিত হবে। যদি পাম্প শোষণ মেরুকরণের উপর নির্ভরশীল হয় তবে এটি ডায়োড-পাম্পযুক্ত সলিড-স্টেট লেজারগুলিতে উল্লেখযোগ্য স্থিতিশীলতার সমস্যা তৈরি করতে পারে।