Bakit nabubulok ang lakas ng laser?

Ang pagpapahina ng lakas ng laser ay isang karaniwang penomeno, na kadalasang resulta ng iba't ibang salik. Ang mga sanhing ito ay maaaring hatiin sa dalawang malawak na kategorya: hindi maiiwasang likas na pagpapahina at mga panlabas na salik na maaaring mapabagal o maiwasan. Ang mga sumusunod ay ang mga pangunahing sanhi ng pagkabulok ng lakas ng laser, na nakaayos mula pangunahin hanggang pangalawa:

Pagtanda at pinsala (likas na pagpapahina) ng mga bahagi ng laser core

Ito ang ugat ng pagkabulok ng kuryente, lalo na para sa mga high power laser.

1. Pagpapahina ng pinagmumulan ng bomba (ginagamit ang semiconductor laser LD bilang halimbawa)

Prinsipyo ng Paggawa:Ang LD ang "makina" ng karamihan sa mga solid-state laser at fiber laser.

Mekanismo ng pagpapahina:

Paglago ng depekto: Ang mga depekto sa lattice sa loob ng LD chip ay patuloy na lalaki at dadami sa ilalim ng pangmatagalang electrical at thermal stress, na magreresulta sa pagtaas ng non-radiative recombination at pagbaba ng electro-optical conversion efficiency.

Kapaha-pahamak na pinsala sa optika ng ibabaw ng lukab:Sa ilalim ng napakataas na densidad ng kuryente, ang maliliit na polusyon o mga depekto sa ibabaw ng output cavity ay hihigop ng liwanag ng laser, na magdudulot ng lokal na pag-init at magiging sanhi ng pagkatunaw ng ibabaw ng cavity, na isang hindi na maibabalik na proseso ng avalanche.

Degradasyon ng metalisasyon ng elektrod:Ang kontak sa pagitan ng elektrod at ng materyal na semiconductor ay sasailalim sa intermetallic diffusion at oxidation sa mataas na temperatura, na magreresulta sa pagtaas ng contact resistance at mas matinding pag-init.

Pagganap:Ang threshold current ng pinagmumulan ng bomba ay unti-unting tataas, at ang kahusayan ng slope ay bababa, na magreresulta sa pagbaba ng output power.

2. Makakuha ng katamtamang pagbaba ng pagganap

Mga solid/fiber laser (hal. YAG, mga kristal na YV04, hibla na may doping Yb/Er):

Pagbuo ng sentro ng kulay:Sa ilalim ng pangmatagalang pag-iilaw ng ilaw ng bomba (lalo na ang ult

(mga bahaging raviolet), ang mga "sentro ng kulay" (mga sentro ng pagsipsip) ay mabubuo sa loob ng kristal o hibla ng salamin. Ang mga core ng kulay na ito ay sumisipsip ng liwanag ng bomba at ng nabuo na liwanag ng laser, na kino-convert ito sa enerhiya ng init sa halip na gamitin para sa stimulated radiation.

Epekto ng thermal lens at pinsala mula sa thermal stress:Bagama't ang mismong epekto ng thermal lens ay nababaligtad, ang pangmatagalang matinding pag-ikot ng temperatura at thermal stress ay maaaring magdulot ng mga microcrack sa kristal, permanenteng pagbabago sa refractive index, o pagdidilim ng hibla.

Laser na gas (tulad ng cO2 laser):Ang pinaghalong gas ay unti-unting mabubulok, mahihigop ng elektrod o magre-react sa panloob na dingding ng tubo, na magreresulta sa kawalan ng balanse ng ratio ng gumaganang gas at pagbaba ng gain.

3. Pinsala ng elementong optikal

Lente/bintana na may malagong lukab:Ang buong salamin, output mirror at window sa loob ng laser ang mga lugar kung saan ang kuryente ay pinakakonsentrado.

Pinsala sa pelikula:Gagawin ng high-energy laser na basagin o tanggalin ang lente sa antireflection film o high anti-film ablation.

Polusyon:Ang maliliit na organikong bagay sa kapaligiran (tulad ng singaw ng langis) ay didikit sa ibabaw ng lente, magiging carbonized sa ilalim ng aksyon ng laser, na bubuo ng isang permanenteng absorption point, na magdudulot ng karagdagang pinsala.

Pagsipsip ng materyal:Kahit ang mga de-kalidad na optical material ay may maliit na intrinsic absorption ng laser light sa isang partikular na wavelength. Ang mga pangmatagalang epekto ay maaaring humantong sa mabagal na pagbabago sa mga katangian ng materyal.

Mga panlabas na kondisyon ng paggamit at hindi wastong operasyon

Ang mga salik na ito ay maaaring makabuluhang mapabilis ang proseso ng pagtanda ng mga pangunahing sangkap na inilarawan sa itaas.

1. Pagkabigo sa pamamahala ng init

Nababawasan ang kahusayan ng sistema ng paglamig:Ang kalidad ng tubig ng tubig na nagpapalamig ay lumalala at nagiging sanhi ng pag-umbok at pagbabara ng daluyan ng tubig; ang pagpalya ng water cooler ay nagiging sanhi ng hindi matatag o masyadong mataas na temperatura ng tubig; ang alikabok na naipon ng bentilador ay nagiging sanhi ng mahinang pagkalat ng init.

Mga Bunga:Ang pagtaas ng temperatura ng pagpapatakbo ng laser ay lubos na magpapabilis sa bilis ng pagtanda ng lahat ng semiconductor at mga optical component. Para sa LD, ang lifetime ay maaaring mabawasan ng kalahati para sa bawat 10°C na pagtaas sa temperatura ng junction (kasunod ng modelong Arrhenius).

2. Kapaligiran sa pagtatrabaho at polusyon

Alikabok at mga polusyon:Ang alikabok, usok, langis, atbp. sa hangin ay pumapasok sa laser, na magpaparumi sa optical surface at circuit, na magdudulot ng lokal na pagsipsip ng init, short circuit o arc.

Panginginig ng boses at pagkabigla:Ang hindi matatag na pundasyon ng pag-install o panlabas na panginginig ng boses ay magiging sanhi ng paglihis ng pagkakahanay ng mga optical component mula sa pinakamainam na estado, magbabawas sa kahusayan ng output, at maaaring maging sanhi ng pagluwag ng mekanikal na istruktura sa mga malalang kaso.

Halumigmig:Ang labis na halumigmig ay magdudulot ng kondensasyon sa ibabaw ng lente, na madaling maging sanhi ng pagsabog ng pelikula sa ilalim ng laser irradiation. Kasabay nito, ang halumigmig ay maaari ring kalawangin ang mga elektronikong bahagi.

3. Hindi wastong paraan ng pagpapatakbo

Madalas na mahirap na paglipat:Ang madalas at agarang pag-full power ng laser ay magdudulot ng malaking electrical at thermal impact sa pinagmumulan ng bomba at sistema ng kuryente, na magpapaikli sa buhay nito.

Pangmatagalang operasyon sa ilalim ng mga limitasyong parameter:Hayaang patuloy na tumakbo ang laser sa higit sa 90% ng nominal na maximum na lakas o kahit na labis na karga, na siyang magpapababa sa mga pangunahing bahagi nito sa isang estado ng mataas na stress at magpapabilis sa pagtanda.

Mga Hindi Magkatugmang Karga:Para sa ilang uri ng laser, ang load-reflectivity mismatch ay maaaring maging sanhi ng pagbabalik ng ilan sa enerhiya sa cavity, na magdudulot ng kawalang-tatag o kahit pinsala.

Pagkasira ng mga sistema ng kuryente at kontrol

Bumababa ang performance ng drive power supply:Ang katatagan ng output current/voltage ng power supply ay lumalala, at ang ripple ay tumataas, na hindi makapagbibigay ng matatag at purong drive para sa pinagmumulan ng bomba, na nakakaapekto sa output performance at buhay nito.

Pagtanda ng control circuit:Ang mga parametro ng mga capacitor, resistor at iba pang mga bahagi ay nagbabago kasabay ng oras at temperatura, na nagreresulta sa pagbaba ng katumpakan ng sistema ng kontrol.

Buod at mga hakbang sa pag-iwas

Ang pagkasira ng kuryente ng isang laser ay isang proseso na hindi lubos na maiiwasan ngunit maaaring epektibong mapamahalaan at mapabagal.

Upang maantala ang pagkasira ng kuryente sa pinakamalawak na lawak at mapanatili ang matatag na operasyon ng laser, inirerekomenda na:

1. Magbigay ng mahusay na kapaligiran sa pagtatrabaho:panatilihing malinis, pare-pareho ang temperatura, mababang halumigmig, walang panginginig ng boses.

2. Tiyakin ang mahusay na pamamahala ng init:regular na panatilihin ang sistema ng pagpapalamig upang matiyak ang kalidad at daloy ng tubig.

3. Sundin ang karaniwang proseso ng operasyon:iwasan ang madalas na pagpapalit at pangmatagalang operasyon sa ilalim ng matitinding kondisyon.

4. Magsagawa ng regular na preventive maintenance:regular na suriin ang mga optical component, linisin ang optical path, at palitan ang mga consumable (tulad ng gas at mga elemento ng filter) ayon sa mga kinakailangan ng tagagawa.

5. Gumamit ng matatag na suplay ng kuryente:siguraduhing matatag ang boltahe ng suplay ng kuryente, at gumamit ng voltage stabilizer kung kinakailangan.

Sa pamamagitan ng pag-unawa sa mga mekanismong ito ng pagpapahina at pagsasagawa ng mga naaangkop na pag-iingat, ang buhay ng laser ay maaaring mapalawig nang malaki at ang pagganap ng output ay mapapanatili sa buong siklo ng buhay.