اعلی طاقت، چھوٹی دالیں، اور مضبوط چمک لیزر ٹیکنالوجی کی ترقی کا مستقل تعاقب ہے۔ پلسڈ لیزرز کے صنعتی استعمال میں، چھوٹی دالیں اور اعلیٰ چوٹی کی قدروں کا مادی پروسیسنگ اثر پر اہم اثر پڑتا ہے۔ سالڈ سٹیٹ لیزرز کے مقابلے میں، فائبر لیزرز اوسط پاور میں زیادہ فوائد رکھتے ہیں، لیکن چوٹی کی طاقت میں نمایاں طور پر محدود ہیں۔ ایک طویل عرصے سے، فائبر پلس لیزرز کی نبض کی چوڑائی ns سے زیادہ تک محدود رہی ہے، جس کی چوٹی کی قیمت 15kW سے کم ہے، اور 100ns 1mJ کا معیار ہے۔
نبض کی چوٹی کی طاقت کو بڑھانے کے طریقے
FIG1 میں دکھائے گئے لیزر پلس کی ترتیب میں، چوٹی کی طاقت نبض کی چوڑائی سے تقسیم ہونے والی نبض کی توانائی کے برابر ہے۔ لہذا، اسی توانائی کے حالات کے تحت، نبض کی چوڑائی کو مختصر کرنے سے چوٹی کی طاقت میں بہت اضافہ ہوسکتا ہے۔ اسی نبض کی چوڑائی کے حالات کے تحت، چوٹی کی قیمت میں اضافہ نبض کی توانائی کو بڑھا سکتا ہے۔
اس وقت مین اسٹریم انڈسٹریل مارکیٹ میں ٹھوس پلس لیزرز میں، نینو سیکنڈ پلس چوڑائی والے لیزرز کی توانائی ایم جے لیول تک پہنچ سکتی ہے۔ 1mJ توانائی اور 10ns نبض کی چوڑائی پر حساب لگایا گیا، چوٹی کی طاقت 100kW تک پہنچ سکتی ہے۔ پکوسیکنڈ پلس لیزرز کی توانائی تقریباً 300μJ ہے۔ 10ps پر حساب کیا جاتا ہے، چوٹی کی طاقت 30MW تک پہنچ سکتی ہے۔ فیمٹوسیکنڈ پلس لیزرز کی توانائی 100μJ ہے اور نبض کی چوڑائی 500fs ہے، لہذا چوٹی کی طاقت 200MW تک پہنچ جاتی ہے۔ اس کے مقابلے میں، روایتی MOPA نینو سیکنڈ پلس لیزرز کی چوٹی کی طاقت تقریباً 10kW ہے، جو ٹھوس لیزرز کے اشارے سے بہت کم ہے۔
فائبر پلس کی چوٹی کی طاقت میں اضافے کے عوامل کو محدود کرنا
اہم محدود کرنے والے عوامل میں پانچ اشیاء شامل ہیں: محدود بوجھ کی گنجائش، محدود بی انٹیگرل، محدود نکالنے کی کارکردگی، محدود بیم کا معیار اور محدود پولرائزیشن حالت۔ ایک ہی وقت میں، مختلف فزیکل میکانزم سلوشنز کا تعلق ڈیزائن کی مختلف سطحوں سے ہے، بشمول: میٹرکس میٹریل، بڑھا ہوا موڈ فیلڈ، گائیڈڈ موڈ سٹرکچر اور پولرائزیشن سٹرکچر فائبر ڈیزائن لیول سے تعلق رکھتا ہے۔ اینڈ کیپ بیم کی توسیع، موڈ ایکسائٹیشن، موڈ فلٹرنگ ڈیوائس ڈیزائن لیول سے تعلق رکھتی ہے۔ پمپنگ موڈ، آئسولیشن فلٹرنگ اور پولرائزیشن کنٹرول یونٹ ڈیزائن لیول سے تعلق رکھتے ہیں۔ بینڈوڈتھ میں اضافہ، نبض کی چوڑائی کا انتخاب، تکرار فریکوئنسی کا انتخاب اور گین ایلوکیشن سسٹم ڈیزائن کی سطح سے تعلق رکھتے ہیں۔
مندرجہ بالا پانچ اشیاء کے علاوہ، مسلسل ہائی پاور فائبر لیزرز میں جن تھرمل اثرات پر غور کرنے کی ضرورت ہے، وہ یہاں درج نہیں ہیں، کیونکہ ہم جس ہائی پیک پاور فائبر ایمپلیفائر کا تعاقب کرتے ہیں اس کی اوسط طاقت اس گنجائش سے کہیں کم ہے جہاں تھرمل اثر ایک اہم کردار ادا کر سکتا ہے، اس لیے یہاں اس پر بات نہیں کی جائے گی۔
بوجھ کی صلاحیت لیزر کی شدت سے محدود ہے۔ جسمانی میکانزم میں جسم کا نقصان اور سطح کا نقصان شامل ہے۔ ان میں، اختتامی کیپنگ ٹیکنالوجی کے ذریعے سطح کے نقصان سے بچا جا سکتا ہے، اور جسم کو پہنچنے والے نقصان کو فائبر میٹرکس مواد کی خصوصیات سے محدود کیا جاتا ہے، جو کہ حد کو محدود کرنے والا عنصر ہے۔ عام طور پر، روشنی کی شدت کی حد تقریباً 4.75kW/μm2 ہے۔ 50μm کے موڈ فیلڈ قطر کے لیے، متعلقہ نقصان کی طاقت کی حد 9.3MW تک پہنچ جاتی ہے، جو کہ پلس فائبر لیزر کور کی موجودہ چوٹی پاور لیول سے کہیں زیادہ اور خود فوکسنگ تھریشولڈ پاور سے زیادہ ہے۔ اس لیے جسم کو نقصان پہنچانا کوئی مسئلہ نہیں ہے جس پر فی الحال غور کرنے کی ضرورت ہے۔
نکالنے کی کارکردگی بنیادی طور پر خود بخود اخراج (ASE)، ملٹی اسٹیج ایمپلیفائر کی حاصل تقسیم، اور مرحلے کے اندر نبض کے ڈیوٹی سائیکل کے ذریعے محدود ہے۔ خاص طور پر ذیلی نینو سیکنڈ شارٹ پلس ایمپلیفیکیشن کی حالت میں، ASE براہ راست نبض کی توانائی اور چوٹی کی طاقت کے اضافے کو محدود کرتا ہے۔ تاہم، ASE کی حد کو عقلی طور پر ملٹی اسٹیج ایمپلیفائرز کو ڈیزائن کرکے، انٹر اسٹیج گین ڈسٹری بیوشن اور پمپنگ کے طریقوں کو بہتر بنا کر، اور اسپیکٹرل فلٹرنگ اور ایکوسٹو آپٹک فلٹرنگ کے ذریعے بعد کے مرحلے میں منتقل ہونے والے ASE جزو کو کم کرکے دبایا جا سکتا ہے۔ مناسب انٹر اسٹیج گین ڈسٹری بیوشن پلس گین سیچوریشن کے مسائل کو دبانے اور زیادہ کامل پلس ویوفارمز حاصل کرنے میں بھی مدد کر سکتی ہے۔
بیم کا معیار محدود ہے اور بیم کوالٹی فیکٹر M2 سے ماپا جاتا ہے۔ بنیادی موڈ آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے، اہم چیز آپٹیکل ویو گائیڈ موڈ ڈھانچہ کے ڈیزائن کے ذریعے سنگل موڈ یا چند موڈ آپریشن کو یقینی بنانا ہے۔ اس بنیاد پر، مختلف بنیادی قطر کے ریشوں کے فیوژن کے دوران موڈ اکسیٹیشن کنٹرول اور موڈ فلٹرنگ کے طریقے جیسے کہ فائبر وائنڈنگ کا استعمال بیم کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ اس وقت، روایتی آپٹیکل فائبر جو کہ اعلیٰ بیم کوالٹی آؤٹ پٹ کی ضمانت دے سکتا ہے 30/250 ہے، اور خصوصی آپٹیکل ریشوں جیسے کہ فوٹوونک کرسٹل کے کور کو تقریباً 100μm تک بڑھایا جا سکتا ہے۔ صنعتی سالڈ اسٹیٹ لیزرز کے ملی میٹر لیول اسپاٹ سائز کے مقابلے اس موڈ فیلڈ کا سائز اب بھی بہت چھوٹا ہے۔ بعد میں ذکر کیے گئے بہت سے نان لائنر اثرات کا تعلق B انٹیگرل سے ہے، جو کہ موڈ فیلڈ ایریا کے الٹا متناسب ہے۔
پولرائزیشن کی حالت محدود ہے اور پولرائزیشن کی ڈگری سے ماپا جاتا ہے۔ جسمانی میکانزم بنیادی طور پر آپٹیکل فائبر ویو گائیڈ کی پولرائزیشن خصوصیات ہیں۔ عام ڈبل پوش آپٹیکل ریشوں میں، لکیری طور پر پولرائزڈ لائٹ ڈی پولرائز ہو جائے گی، اور ڈی پولرائزیشن کی ڈگری موڑنے اور ماحولیاتی پیرامیٹرز کے لیے حساس ہوتی ہے، جس سے پولرائزیشن سٹیٹ آؤٹ پٹ کو مستحکم رکھنا مشکل ہو جاتا ہے۔ انہی حالات میں، پولرائزڈ لائٹ کی چوٹی پاور تھریشولڈ عام طور پر غیر پولرائزڈ لائٹ سے نصف ہوتی ہے، کیونکہ نان پولرائزڈ لائٹ دو آرتھوگونل نان پولرائزڈ لائٹ اجزاء میں گل سکتی ہے۔
آپٹیکل ریشوں میں تیسرے ترتیب کے غیر خطی اثرات کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ایک روشنی کی شدت سے پیدا ہونے والا ریفریکٹیو انڈیکس ماڈیولیشن اثر ہے، بشمول سیلف فیز ماڈیولیشن (SPM)، کراس فیز ماڈیولیشن (XPM)، ماڈیولیشن عدم استحکام (MI) , فور ویو مکسنگ (FWM) اور سیلف فوکسنگ (SF)؛ دوسرا غیر لچکدار روشنی بکھیرنے والا اثر ہے، جس میں فوٹوون اور میٹرکس مواد کی جالی کمپن کے درمیان توانائی کا تبادلہ شامل ہے، بشمول محرک بریلوئن سکیٹرنگ (SBS) اور محرک رمن سکیٹرنگ (SRS)۔
ان میں، سب سے زیادہ حد خود فوکس کرنے والی حد پر منحصر ہے، جو آپٹیکل فائبر مواد کے لیے تقریباً 4MW ہے۔ خود فوکس کرنے والی حد کے نیچے، محرک رمن بکھرنا سب سے اہم حد ہے، کیونکہ بنیادی فریکوئنسی لائٹ کے مقابلے رمن لائٹ کی سپیکٹرل فریکوئنسی شفٹ 60nm تک زیادہ ہے۔ بہت زیادہ رامان اجزاء الگ تھلگ میگنیٹو آپٹیکل کرسٹل کے کام کو سنجیدگی سے متاثر کریں گے اور لینس میں بہت زیادہ رنگین خرابی کا باعث بھی بنیں گے۔ تصویر خود فوکسنگ فلیمینٹیشن کے ارتقا کو ظاہر کرتی ہے جب آپٹیکل فائبر میں چوٹی کی طاقت خود فوکس کرنے والی حد سے تجاوز کر جاتی ہے۔
ہمارا پتہ
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
فون نمبر
0086 181 5840 0345
ای میل
info@brandnew-china.com
