فائبر لیزرز کی طاقت اور توانائی میں اضافہ بنیادی طور پر چار عوامل سے محدود ہے: غیر لکیری اثرات، تھرمل اثرات، نظری نقصان، اور پمپنگ کی حدود۔ لہذا، ایک فائبر سے اوسط طاقت اور نبض کی توانائی کی پیداوار کی حد ہوتی ہے۔ مربوط ترکیب ٹیکنالوجی اس حد کو توڑنے کا ایک مؤثر ذریعہ ہے۔ شکل 1 اس میدان میں اہم تحقیقی مواد کو ظاہر کرتا ہے۔
متضاد ترکیب ترکیب شدہ بیم کے ہم آہنگی کی ضمانت نہیں دیتی ہے، لیکن صرف خلا میں لیزرز کے سپرپوزیشن کا احساس کرتی ہے۔ ڈیوائس نسبتاً آسان ہے، اور ایپلیکیشن کا منظرنامہ بنیادی طور پر لیزر ہتھیاروں کا ہے۔ غیر مربوط ترکیب کو بنیادی طور پر تین اقسام میں تقسیم کیا جاتا ہے: متوازی ترکیب، غیر فعال آلہ ترکیب اور سپیکٹرل ترکیب۔ متوازی ترکیب میں، لیزر آؤٹ پٹ کے سرے ساتھ ساتھ ترتیب دیئے جاتے ہیں، اور آؤٹ پٹ بیم فاصلے پر چھوٹے علاقے میں ایک بڑی اوسط طاقت تک پہنچ جاتی ہے۔ غیر فعال ڈیوائس کی ترکیب پولرائزیشن بیم اسپلٹرز اور بیم کمبینرز جیسے آلات کے ذریعے متعدد لیزرز کو ایک میں ترکیب کرتی ہے۔ سپیکٹرل ترکیب سے مراد ایک سے زیادہ تنگ بینڈوتھ کی مسلسل روشنی کی ایک میں ترکیب ہے، جو زیادہ تر والیوم بریگ گریٹنگز، ڈیکروک آئینے، فلٹرز، ڈفریکشن پرزم یا پرزم سے مکمل ہوتی ہے۔
مربوط ترکیب میں، یہ یقینی بنانا ضروری ہے کہ ہر لیزر کا ایک ہی مرحلہ، نظری راستہ، طاقت، پولرائزیشن، بیم کا قطر اور مقامی سمت ہو۔ شکل 2 مربوط ترکیب کے نظام کا ایک اسکیمیٹک خاکہ ہے، جسے بنیادی طور پر چار حصوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: بیم اسپلٹر/بیم کمبائنر، سیڈ/ایمپلیفائر، فیز لاکنگ اور ڈیلے لاکنگ۔
مربوط امتزاج کو چار پیرامیٹرز سے ماپا جا سکتا ہے: بیم کا معیار، سٹریہل تناسب، کارکردگی اور چمک کا امتزاج۔ بیم کوالٹی سے مراد مشترکہ روشنی اور گاوسی بیم کے درمیان مماثلت ہے، جس کا اظہار بیم کوالٹی فیکٹر M2 سے ہوتا ہے۔ M2 1 کے جتنا قریب ہوگا، بیم کا معیار اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ Strehl تناسب کامل مرحلے کے ملاپ کے ساتھ مثالی چوٹی کی مشترکہ روشنی کی چوٹی کی طاقت کے تناسب سے مراد ہے۔ اس کا تعلق فیز لاکنگ کی صورتحال اور یپرچر فلنگ فیکٹر سے ہے۔ یپرچر فلنگ فیکٹر سے مراد بیم یپرچر ایریا کا تناسب ہے جس کو ملانے کے لیے سرنی کے کل رقبہ کا ہے۔
فیز کی مماثلت جتنی چھوٹی ہوگی، یپرچر بھرنے کا عنصر اتنا ہی زیادہ ہوگا، Strehl کا تناسب اتنا ہی زیادہ ہوگا، اور مربوط امتزاج مثالی حالت کے اتنا ہی قریب ہوگا۔ امتزاج کی کارکردگی یکجا کرنے سے پہلے ہر چینل کی کل طاقت کے ساتھ مشترکہ روشنی کی طاقت کا تناسب ہے۔ تناسب 1 کے جتنا قریب ہے، یہ اتنا ہی مثالی ہے۔ چمک کا تعلق آؤٹ پٹ پاور، طول موج اور شہتیر کے معیار سے ہے، جیسا کہ فارمولہ 1 میں دکھایا گیا ہے، جہاں C شہتیر کی شکل سے متعلق ایک گتانک ہے، اور C گاوسی بیم سے مماثل ہے 1۔ مشترکہ بیم کی چمک اس کی پیداوار ہے۔ کارکردگی کو یکجا کرنا، مشترکہ چینلز کی تعداد اور ایک چینل کی چمک۔
بیم اسپلٹر/کمبینر کی قسم کی بنیاد پر، مربوط ترکیب کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ٹائلڈ یپرچر اور فلڈ یپرچر۔ ٹائلڈ یپرچر کی ترکیب کا یپرچر بھرنے کا عنصر 1 سے کم ہے، جسے چار قسم کے آلات کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے: کولیمیٹر اری، مائیکرولینس اری، فائبر بنڈل اور ملٹی کور فائبر۔ شکل 3 مختلف تبلیغی فاصلوں پر روشنی کی شدت کی تقسیم کے نقالی نتائج کو دکھاتا ہے جب ترکیب کے لیے کولیمیٹر سرنی کا استعمال کرتے ہیں۔ کولیمیٹر کا انتظام جتنا زیادہ کمپیکٹ ہوگا، یپرچر بھرنے کا عنصر 1 کے اتنا ہی قریب ہوگا، ترکیب کا اثر اتنا ہی بہتر ہوگا، اور نظریاتی حد کی کارکردگی 76% ہے [2]۔ ٹائلڈ یپرچر ترکیب کا آلہ آسان ہے، لیکن ترکیب کی کارکردگی کم ہے۔
بھرے ہوئے یپرچر ترکیب کا بھرنے کا عنصر 1 ہے، اور ترکیب کی کارکردگی نسبتاً زیادہ ہے۔ اسے چار اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: پولرائزیشن ترکیب، شدت کی ترکیب، تفاوت کی ترکیب، اور عکاسی ترکیب، جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔ پولرائزیشن ترکیب سے مراد پولرائزیشن بیم اسپلٹر یا ایک پتلی فلم پولرائزر کا استعمال ہے تاکہ دو آرتھوگونلی پولرائزڈ لائٹ بیم کی ترکیب کی جاسکے۔ ایک میں، اور ترکیب کے راستوں کی تعداد کو جھرن کی ساخت کے ذریعے بڑھایا جا سکتا ہے۔ شدت کی ترکیب سے مراد ایک ہی طاقت کے ساتھ روشنی کے دو راستوں کو ایک راستے میں ترکیب کرنے کے لیے شدت کے بیم اسپلٹر کا استعمال کرنے کا طریقہ ہے، اور آئیڈلر لائٹ پورٹ کی مداخلت فیز لاکنگ کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے، اور ملٹی پاتھ سنتھیسز کے ذریعے بھی حاصل کیا جا سکتا ہے۔ جھرن کا ڈھانچہ۔
پولرائزیشن ترکیب کے مقابلے میں، شدت کی ترکیب ان مواقع کے لیے موزوں ہے جن کی اوسط طاقت زیادہ ہے۔ تفاوت کی ترکیب ایک شہتیر میں مختلف تفاوت کے احکامات کے مطابق زاویوں پر روشنی کے واقعے کو ترکیب کرنے کے لیے ارتعاش نظری آلات، جیسے گریٹنگس اور پرزم کا استعمال کرتی ہے۔ N×N ترکیب کو حاصل کرنے کے لیے ترکیب کے طول و عرض کو ایک جہت سے دو جہتوں تک پھیلانے کے لیے دو مراحل کی سیریز کا ڈھانچہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تفاوت ترکیب کی طاقت تھرمل اثرات سے محدود ہے۔ پنکھڑی کے آئینے کے ذریعے عکاسی کی ترکیب حاصل کی جاتی ہے۔ پنکھڑی کے آئینے کے مختلف علاقوں میں مختلف عکاسی اور ترسیل ہوتی ہے۔ ہم آہنگ ترکیب واقعہ کی روشنی اور منعکس روشنی کی سمت میں منعکس روشنی کے درمیان تباہ کن مداخلت کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے۔ ہر حصے کی عکاسی کی ایک خاص قدر ہوتی ہے۔ ثانوی ساخت کے ذریعے دو جہتی ترکیب بھی حاصل کی جا سکتی ہے۔
اس کے علاوہ، مائیکرولینس اریوں پر مبنی ہائبرڈ یپرچر ترکیب بھی ہے۔ روشنی کی شہتیر کو دو مائیکرولینز اریوں اور ایک لینس کے ذریعے تقسیم اور ترکیب کیا جاتا ہے۔ ترکیب شدہ بیم کی پوزیشن کو ہر بیم کے مرحلے کو کنٹرول کرکے ایڈجسٹ کیا جاسکتا ہے [3]۔
تھرمل اثرات اور ماحولیاتی خلل کے زیر اثر، ہر سگنل میں ایک مخصوص فیز شور ہوتا ہے، جو ترکیب شدہ بیم کے معیار اور ترکیب کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔ شکل 5 ترکیب شدہ روشنی کی جگہ کو دکھاتا ہے جب فیز لاک کو آن اور آف کیا جاتا ہے جب کولیمیٹر سرنی کو ترکیب کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ جب فیز لاک بند ہو جاتا ہے تو ترکیب کا اثر بہت خراب ہوتا ہے۔
فیز لاکنگ کو فعال فیز لاکنگ اور غیر فعال فیز لاکنگ میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ غیر فعال فیز لاکنگ میں بنیادی طور پر چار اقسام شامل ہیں: کو-ریزوننٹ کیویٹی فیز لاکنگ[4]، فیز کنجوگیشن[5]، سیلف آرگنائزیشن[6] اور ایوینسینٹ ویو کپلنگ۔ کو-ریزوننٹ کیویٹی فیز لاکنگ میں، متعدد گین ریشوں کے آؤٹ پٹ اینڈز کو ایک دوسرے کو فیڈ کیا جاتا ہے، جو ایک ہی گونجنے والی گہا کو شیئر کرنے کے مترادف ہے، اس طرح فیز لاکنگ کو حاصل کیا جاتا ہے۔ فیز کنجوگیشن فیز لاکنگ میں، فیز کنجوگیشن آئینے کی بنیاد پر، فیز کو غیر خطی اثرات جیسے کہ محرک بریلوئن سکیٹرنگ کے ذریعے وقت کے ساتھ الٹ دیا جاتا ہے، اس طرح مین یمپلیفائر میں فیز شور کی تلافی ہوتی ہے۔ سیلف آرگنائزنگ موڈ لاکنگ میں، ایک فائبر بریگ گریٹنگ اور ایک بیم اسپلٹر کو مائیکلسن انٹرفیرومیٹر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ایمپلیفائرز کے درمیان جوڑے کو حاصل کیا جا سکے، اس طرح فیز لاک ہو جاتا ہے۔ ایوینسنٹ ویو کپلنگ ملٹی چینل ایمپلیفائرز کو سپر موڈ میں جوڑتا ہے، اس طرح چینلز کے درمیان ہم آہنگی حاصل ہوتی ہے، اور اکثر ملٹی کور آپٹیکل فائبرز میں استعمال ہوتا ہے۔