เทคโนโลยีไฟเบอร์บันเดิลช่วยเพิ่มพลังและความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์สีน้ำเงิน

เทคโนโลยีไฟเบอร์บันเดิลช่วยเพิ่มพลังและความสว่างของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์สีน้ำเงิน

การสร้างรูปร่างลำแสงโดยใช้ความยาวคลื่นเดียวกันหรือใกล้เคียงกันเลเซอร์หน่วยนี้เป็นพื้นฐานของการรวมลำแสงเลเซอร์หลายลำที่มีความยาวคลื่นต่างกัน หนึ่งในนั้นคือ การเชื่อมลำแสงเชิงพื้นที่ (Spatial Beam Bonding) คือการซ้อนลำแสงเลเซอร์หลายลำในอวกาศเพื่อเพิ่มกำลัง แต่อาจทำให้คุณภาพของลำแสงลดลงได้ โดยใช้คุณสมบัติโพลาไรเซชันเชิงเส้นของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังของลำแสงสองลำที่มีทิศทางการสั่นสะเทือนตั้งฉากกันสามารถเพิ่มได้เกือบสองเท่า ในขณะที่คุณภาพของลำแสงยังคงเดิม อุปกรณ์มัดรวมเส้นใยแก้ว (Fiber bundler) เป็นอุปกรณ์ใยแก้วนำแสงที่พัฒนาขึ้นโดยใช้หลักการมัดรวมเส้นใยแก้วแบบเทเปอร์ฟิวส์ (Taper Fused Fiber Bundle: TFB) โดยการลอกชั้นเคลือบเส้นใยแก้วนำแสงออกจากมัด แล้วนำมาจัดเรียงเข้าด้วยกันในลักษณะที่กำหนด ให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงจนหลอมละลาย ในขณะที่ยืดมัดรวมเส้นใยแก้วนำแสงไปในทิศทางตรงกันข้าม พื้นที่ทำความร้อนของเส้นใยแก้วนำแสงจะหลอมละลายเป็นมัดรวมเส้นใยแก้วนำแสงแบบกรวย หลังจากตัดส่วนปลายของกรวยออกแล้ว ให้หลอมปลายด้านขาออกของกรวยเข้ากับเส้นใยแก้วนำแสงขาออก เทคโนโลยีมัดรวมเส้นใยแก้วสามารถรวมมัดรวมเส้นใยแก้วนำแสงหลายมัดเข้าด้วยกันเป็นมัดรวมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ ส่งผลให้มีกำลังส่งแสงที่สูงขึ้น รูปที่ 1 คือแผนผังของเลเซอร์สีน้ำเงินเทคโนโลยีไฟเบอร์

เทคนิคการรวมลำแสงสเปกตรัมใช้ชิปกระจายตัวเดียวเพื่อรวมลำแสงเลเซอร์หลายลำที่มีช่วงความยาวคลื่นต่ำถึง 0.1 นาโนเมตรพร้อมกัน ลำแสงเลเซอร์หลายลำที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะตกกระทบกับองค์ประกอบกระจายตัวในมุมที่ต่างกัน ซ้อนทับกันที่องค์ประกอบ จากนั้นจึงเลี้ยวเบนและส่งออกในทิศทางเดียวกันภายใต้การกระทำของการกระจายตัว ทำให้ลำแสงเลเซอร์ที่รวมกันซ้อนทับกันในสนามใกล้และสนามไกล กำลังแสงเท่ากับผลรวมของลำแสงแต่ละลำ และคุณภาพของลำแสงมีความสม่ำเสมอ เพื่อให้ได้การรวมลำแสงสเปกตรัมที่มีระยะห่างแคบ มักใช้เกรตติ้งการเลี้ยวเบนที่มีการกระจายตัวสูงเป็นองค์ประกอบการรวมลำแสง หรือเกรตติ้งพื้นผิวที่รวมกับโหมดป้อนกลับของกระจกภายนอก โดยไม่ต้องควบคุมสเปกตรัมของหน่วยเลเซอร์อย่างอิสระ ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากและต้นทุน

เลเซอร์สีน้ำเงินและแหล่งกำเนิดแสงคอมโพสิตร่วมกับเลเซอร์อินฟราเรดถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในงานเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและงานผลิตแบบเติมแต่ง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและเสถียรภาพของกระบวนการผลิต อัตราการดูดซับของเลเซอร์สีน้ำเงินสำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กเพิ่มขึ้นหลายเท่าถึงหลายสิบเท่าเมื่อเทียบกับเลเซอร์ความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรด และยังช่วยปรับปรุงไทเทเนียม นิกเกิล เหล็ก และโลหะอื่นๆ ในระดับหนึ่ง เลเซอร์สีน้ำเงินกำลังสูงจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของการผลิตด้วยเลเซอร์ ซึ่งการปรับปรุงความสว่างและการลดต้นทุนจะเป็นแนวโน้มการพัฒนาในอนาคต การผลิตแบบเติมแต่ง การหุ้ม และการเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจะถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้น

ในระยะที่มีความสว่างสีน้ำเงินต่ำและต้นทุนสูง แหล่งกำเนิดแสงผสมของเลเซอร์สีน้ำเงินและเลเซอร์อินฟราเรดใกล้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของแหล่งกำเนิดแสงที่มีอยู่เดิมได้อย่างมีนัยสำคัญ และเสถียรภาพของกระบวนการผลิตภายใต้สมมติฐานที่ว่าต้นทุนสามารถควบคุมได้ การพัฒนาเทคโนโลยีการรวมลำแสงสเปกตรัม การแก้ปัญหาทางวิศวกรรม และการรวมเทคโนโลยีหน่วยเลเซอร์ความสว่างสูง เพื่อให้ได้แหล่งกำเนิดแสงเซมิคอนดักเตอร์สีน้ำเงินความสว่างสูงขนาดกิโลวัตต์ และการสำรวจเทคโนโลยีการรวมลำแสงใหม่ๆ จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ด้วยกำลังและความสว่างที่เพิ่มขึ้นของเลเซอร์ ไม่ว่าจะเป็นแหล่งกำเนิดแสงโดยตรงหรือโดยอ้อม เลเซอร์สีน้ำเงินจะมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในสาขาการป้องกันประเทศและอุตสาหกรรม