Lazer gücü niyə azalır?

Lazer gücünün zəifləməsi geniş yayılmış bir fenomendir və adətən müxtəlif amillərin nəticəsidir. Bu səbəbləri iki geniş kateqoriyaya bölmək olar: qaçılmaz daxili zəifləmə və yavaşlaya və ya qarşısını ala bilən xarici amillər. Lazer gücünün zəifləməsinin əsas səbəbləri aşağıdakılardır, birincilidən ikinciliyə qədər sıralanır:

Lazer nüvə komponentlərinin yaşlanması və zədələnməsi (təbii zəifləmə)

Bu, xüsusilə yüksək güclü lazerlər üçün gücün azalmasının əsas səbəbidir.

1. Nasos mənbəyinin zəifləməsi (yarımkeçirici lazer LD nümunəsi götürülərək)

İş prinsipi:LD əksər bərk cisimli lazerlərin və lifli lazerlərin "mühərriki"dir.

Zəifləmə mexanizmi:

Qüsurun böyüməsi: LD çipinin içərisindəki qəfəs qüsurları uzunmüddətli elektrik və istilik gərginliyi altında böyüməyə və çoxalmağa davam edəcək, bu da qeyri-radiasiya rekombinasiyasının artmasına və elektro-optik çevrilmə səmərəliliyinin azalmasına səbəb olacaq.

Boşluq səthinin optik fəlakətli zədələnməsi:Son dərəcə yüksək güc sıxlığı altında, çıxış boşluğu səthindəki kiçik çirklənmə və ya qüsurlar lazer işığını udacaq, lokal istiləşməyə və boşluq səthinin əriməsinə səbəb olacaq ki, bu da geri dönməz uçqun prosesidir.

Elektrodun metallaşmasının deqradasiyası:Elektrod və yarımkeçirici material arasındakı təmas yüksək temperaturda metallararası diffuziya və oksidləşməyə məruz qalacaq və nəticədə təmas müqavimətinin artması və daha ciddi istiləşmə baş verəcək.

Performans:Nasos mənbəyinin eşik cərəyanı tədricən artacaq və yamac səmərəliliyi azalacaq və nəticədə çıxış gücünün azalması baş verəcək.

2. Orta performans deqradasiyası qazanın

Bərk/lifli lazerlər (məsələn, YAG, YV04 kristalları, Yb/Er ilə zənginləşdirilmiş lif):

Rəng mərkəzinin formalaşması:Nasos işığının uzunmüddətli şüalanması altında (xüsusilə də ultrasəs)

raviolet komponentləri), kristal və ya şüşə lifinin içərisində "rəng mərkəzləri" (udma mərkəzləri) yaranacaq. Bu rəng nüvələri nasos işığını və yaranan lazer işığını udur və stimullaşdırılmış şüalanma üçün istifadə edilmək əvəzinə istilik enerjisinə çevirir.

Termal linza effekti və termal stress zədələnməsi:Termal linza effektinin özü geri dönən olsa da, uzunmüddətli, şiddətli temperatur dövrü və istilik gərginliyi kristalda mikro çatlara, refraktiv indeksdə daimi dəyişikliklərə və ya lifin qaralmasına səbəb ola bilər.

Qaz lazeri (məsələn, co2 lazeri):Qaz qarışığı tədricən parçalanacaq, elektrod tərəfindən adsorbsiya olunacaq və ya borunun daxili divar materialı ilə reaksiyaya girəcək, nəticədə işçi qaz nisbətinin balansı pozulacaq və qazanc azalacaq.

3. Optik elementin zədələnməsi

Rezonans boşluğu linzası/pəncərəsi:Lazerin içərisindəki tam güzgü, çıxış güzgüsü və pəncərə gücün ən çox cəmləşdiyi yerlərdir.

Filmin zədələnməsi:yüksək enerjili lazer, linzanın əks etdirmə filmində və ya yüksək anti-film ablasiyasında, çatlamasında və ya söndürülməsində rol oynayacaq.

Çirklənmə:Ətraf mühitdəki kiçik üzvi maddələr (məsələn, yağ buxarı) linzanın səthinə yapışacaq, lazerin təsiri altında karbonlaşacaq və daimi udma nöqtəsi əmələ gətirəcək və daha çox zərər verəcək.

Materialın udulması:Hətta yüksək keyfiyyətli optik materiallar belə müəyyən bir dalğa uzunluğunda lazer işığının kiçik bir daxili udma qabiliyyətinə malikdir. Uzunmüddətli təsirlər material xüsusiyyətlərində yavaş dəyişikliklərə səbəb ola bilər.

Xarici istifadə şərtləri və düzgün işləməməməsi

Bu amillər yuxarıda təsvir edilən əsas komponentlərin qocalma prosesini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər.

1. İstilik idarəetməsində nasazlıq

Soyutma sisteminin səmərəliliyi azalır:Soyuducu suyun keyfiyyəti pisləşir və su yolunun miqyasının artmasına və tıxanmasına səbəb olur; su soyuducusunun sıradan çıxması suyun temperaturunun qeyri-sabit və ya çox yüksək olmasına səbəb olur; ventilyatorun toz çökməsi istilik yayılmasının zəifləməsinə səbəb olur.

Nəticələr:Lazerin işləmə temperaturunun artması bütün yarımkeçiricilərin və optik komponentlərin qocalma sürətini xeyli sürətləndirəcək. LD üçün, qovşaq temperaturunun hər 10°C artması ilə (Arrhenius modelinə əsasən) ömrü yarıya endirilə bilər.

2. İş mühiti və çirklənmə

Toz və çirkləndiricilər:Havadakı toz, tüstü, yağ və s. lazer şüasına daxil olur və bu da optik səthi və dövrəni çirkləndirir, yerli istilik udulmasına, qısaqapanmaya və ya qövsə səbəb olur.

Vibrasiya və şok:Qeyri-sabit quraşdırma təməli və ya xarici vibrasiya optik komponentlərin hizalanmasının optimal vəziyyətdən sapmasına, çıxış səmərəliliyinin azalmasına və ağır hallarda mexaniki strukturun boşalmasına səbəb ola bilər.

Rütubət:Həddindən artıq rütubət linzanın səthində kondensasiyaya səbəb olacaq və bu da lazer şüalanması altında filmin asanlıqla partlamasına səbəb ola bilər. Eyni zamanda, rütubət elektron komponentləri də korroziyaya uğrada bilər.

3. Yanlış iş rejimi

Tez-tez sərt keçid:Lazerin tez-tez ani olaraq tam güclə açılıb-söndürülməsi nasos mənbəyinə və enerji sisteminə böyük elektrik və istilik təsirləri yaradacaq və onun ömrünü qısaldacaq.

Limit parametrləri altında uzunmüddətli əməliyyat:Lazerin nominal maksimum gücün 90%-dən çoxunda işləməsinə və ya hətta həddindən artıq yüklənməsinə icazə verin ki, bu da onun əsas komponentlərini yüksək stress vəziyyətinə gətirəcək və qocalmanı sürətləndirəcək.

Uyğunsuz Yüklər:Bəzi lazer növləri üçün yük-əks etdirmə uyğunsuzluğu enerjinin bir hissəsinin boşluğa geri əks olunmasına səbəb ola bilər ki, bu da qeyri-sabitliyə və ya hətta zədələnməyə səbəb ola bilər.

Güc və idarəetmə sistemlərinin deqradasiyası

Sürücü enerji təchizatının performansı aşağı düşür:Enerji təchizatının çıxış cərəyanı/gərginlik stabilliyi pisləşir və dalğalanma artır ki, bu da nasos mənbəyi üçün sabit və təmiz bir sürücü təmin edə bilmir və onun çıxış performansına və ömrünə təsir göstərir.

İdarəetmə dövrəsinin yaşlanması:Kondensatorların, rezistorların və digər komponentlərin parametrləri zamanla və temperaturla dəyişir və bu da idarəetmə sisteminin dəqiqliyinin azalmasına səbəb olur.

Xülasə və profilaktik tədbirlər

Lazerin gücünün azalması tamamilə qarşısını almaq mümkün olmayan, lakin effektiv şəkildə idarə oluna və yavaşlaya bilən bir prosesdir.

Güc tükənməsini ən böyük dərəcədə gecikdirmək və lazerin sabit işləməsini təmin etmək üçün aşağıdakılar tövsiyə olunur:

1. Əla iş mühiti təmin edin:təmiz saxlayın, sabit temperatur, aşağı rütubət, titrəmə yoxdur.

2. Səmərəli istilik idarəetməsini təmin edin:suyun keyfiyyətini və axınını təmin etmək üçün soyutma sistemini müntəzəm olaraq texniki xidmətdə saxlayın.

3. Standart əməliyyat prosesini izləyin:ekstremal şəraitdə tez-tez keçidlərdən və uzunmüddətli istismardan çəkinin.

4. Mütəmadi profilaktik təmir işləri aparın:Optik komponentləri müntəzəm olaraq yoxlayın, optik yolu təmizləyin və istehsalçının tələblərinə uyğun olaraq istehlak materiallarını (məsələn, qaz və filtr elementləri) dəyişdirin.

5. Sabit enerji mənbəyindən istifadə edin:enerji təchizatı gərginliyinin sabit olduğundan əmin olun və zəruri hallarda gərginlik stabilizatorundan istifadə edin.

Bu zəifləmə mexanizmlərini anlamaq və müvafiq tədbirlər görməklə lazerin ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə uzatmaq və çıxış performansını həyat dövrü ərzində daha sabit saxlamaq olar.