光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）の优位性ホワイトペーパーシリーズ#2:
不変ビームプロパティ

独立出力调整のメritto

reーザの出力を変化させたり、最大出力よりも低い出力でreーザーを动作させる能力は、しばしば重要な能力である。多くの场合、検出器の排水や试料の伤害を防ぐなど、プロセスや実験を最适化するために「パワーノブ」使用のは不可欠です。また、shisutemuaraaimentoやテsutoは、ダメージを最小限度に抑え、目の安全を最大限制に确保するために、出力を下げて行うことが望ましい场合があります。また、STEDのような超解像顕微镜技术では、ナノメートルスケールの解像度を最适化するために、细かい出力调整が必要です。そのため、テネーターに頼るよりも、出力をsuムーズに下げることができる方が、使い胜手やセットアップの惯さの点から望ましいと言えます。

残念ながら、他の多くの固体reーザでは、メーカーが指定する最适値から出力を下げると、ビーム特性も损なわれてしまいます。特に、ビーム発散角、ビーム径、モード品质、ビームポインティngグなどが该当します。その梨は、Nd:YVO₄などのバルク材を用いた固体reーザに共通する、热renzu现象と呼ばれるものです。

热renzuの问题

reーザの利得结晶やガラスを光学的に天博综合app官网登录する场合、天博综合app官网登录电力の一部が热に変换されるのは避けられません。さらに、reーザ光の自身吸收により、成型の活性体积が加热されます。性能を安定させ、实际を防ぐために、利得成型を何らか方法ので冷却しています。パsシブヒートシンク、水冷、サーモエerekutorikku（TE）冷却、さらに极低温冷却などの形态が考えられます。种类にかかわらず、热の提取は熔体表面の1つ以上から行われます。定常的な动作では、利得熔体に温度勾配が発生します。

この温度勾配がもたらす结果は2つあります。まず、reーザ媒质内の温度分布によって屈折率が変化します。また、结晶は热を加えると膨张し、光学面の曲率に変化が生じます。端面天博综合app官网登录の円筒形reーザロドの场合、これらの效果により球面renズが形成され、その出力は结晶の长さと天博综合app官网登录出力に网格します。さらに、renズ出力は、特に利得结晶が初期からしか天博综合app官网登录されない场合、縦方向の勾配の影响を受けることがあります。

高品质のガウシianビームプロofァイル（TEM）₀₀）において出力を最适化するためには、reーザモードと天博综合app官网登录体积の最适な空间マッチングを含む焦点器设计を注意深く行う必要があります。操作中に光学表面の曲率や屈折率の空间勾配が変化すると、この「热renズ效果」によって、モードの品质や效率が最适化されなくなります。もちろん、この热renzuの程度は、reーザ媒质に印加される天博综合app官网登录出力に依存します。

固体reーザでは、热renズ效果により、出力ビームの発散角と直径が変化します。たとえば相干の产业用LD天博综合app官网登录固体reーザAVIA^™shirizunoような高性能reザーでは、ThermaTrak^™というfiドバック机能が、出力调整时にモーターでで器内のrenズを动かすことで、この问题に対处してますい。逆に、低性能のLD天博综合app官网登录固体reーザでは、热renzuが制御されていないため、天博综合app官网登录出力の変化に伴う热renズの変动により、ビームパラメータの変化、效率の低下、使用可能な出力renジの制限などが起こります。市贩のLD天博综合app官网登录固体reザの多くは可変补偿を搬运していないため、その出力ビームパラメータは规定出力时のみ保证されます。

光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）– 薄型利得チップ - 热renzuなし

光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）では、内部全反射として机能する诱电体层の上に、非常に薄い（10 μm以下）半导体量子ウェルのディsukuo利得媒体として重ねます。さらに里面には、积极的に冷却されるヒートシンクが接合され、半导体构造を效率よく冷却します。 reーザ动作による半径の热勾配は発生しますが、构造整体が非常に薄いため、热renズ效果は无视できます。実际、利得材料の経路长は一般的なLD天博综合app官网登录固体reーザよりも约1000倍短くなります。

热renズ效果が无视できることを确认するため、连贯のエンジniaは、光天博综合app官网登录半导体reザ（OPSL）利得チップに意図的に温度勾配を与え、干渉计で光学特性を测定する一连のテsutoを実施しました。さらに、この试験勾配は、光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）をfuru出力で使用した场合でも、通常のreーザ动作で発生する勾配よりも大幅に大きくなるように设计されています。

図2は、これらのテsutoに使用したセットアップです。ここでは、光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）浓缩器をウェッジ付きビームsupurittaに改造し、天博综合app官网登录出力を変化させなが光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）チップを同时に发光して、テsuトビームをプローブすることを可能にしました。具体的には、波长980 nmの同一性のあるシングルモードーザ光を第1ビームsupurittaで分割し、その强度の一部を光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）チップで反射させ、一部を超平面参照ミラーで反射させます。この反射光を2つ目のビームスプuriッターで再结合するのが、マッハツェンダー干渉计と呼ばれる构成です。その后、再结合したビームを拡大し、CCDカメラで観察します。

もし、光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）チップが热renzu效果なしに平らであれば、カメラでの肖像はそのプロァイル整体に渡って均一となります。逆に、热renズがかかっている场合は、明暗の干渉缟として现れ、その间隔がrenズやその他のビーム歪みの程度を定量的に表します。この试験装置を光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）利得チップの代わりに加热ミラーで入念に评価したところ、试験宽度980 nmでλ/50の波长歪みを识别することができました。

テsutoでは、光天博综合app官网登录半导体reーザ（OPSL）の天博综合app官网登录reーザを直径わずか420 μmnosupottoに集光しました。この天博综合app官网登录reザの出力は0〜9 Wの间で変化させました。このような极端な热负担の下でも、全波面歪みは〜λ/40でほとんど検出されませんでした。

実际のoreーザパfuォーマンsudeータ

もちろん、実运用で重要なのは、実际のoreーザ性能です。この热renズ效果がないことを十分に利用するためには、他のすべての光学系やオプトメカnikusuが励志起力の変化に影响されない、坚牢なモノrisikku空洞设计が必要です。热renzuが発生した场合、出力ビームに最も顕着な変化が见られるのは、ビーム発散角とビーム径です。また、reーザベースのイメージングやチタンタァイareーザの励志起など、要求の厳しい用途では最も重要なパラメータとなります。

连贯の技术者は、これらのパラメータが出力によってどのように変化するかを直接调べるために、一连の包括な実験を行いました。具体的には、8ワットの威尔第·格雷ザの532 nm出力を数百ミriwattoから8ワattoまで、1支撑のオーダーで段阶的に変化させました。このように出力が大きく変动しても、図3と図4の典型的なデータセットに示されるように、ビーム径とビーム拡がり角はいずれも惊くほど一定で、仕様の范囲内に收まっています。