லேசர் டையோடு பட்டைகளின் விலகல் கோணம்: அகன்ற கற்றைகள் முதல் உயர் செயல்திறன் பயன்பாடுகள் வரை

உயர்-சக்தி லேசர் பயன்பாடுகள் தொடர்ந்து விரிவடைந்து வருவதால், லேசர் பம்பிங், தொழில்துறை செயலாக்கம், மருத்துவ உபகரணங்கள் மற்றும் அறிவியல் ஆராய்ச்சி போன்ற துறைகளில் லேசர் டையோடு பார்கள் இன்றியமையாததாகிவிட்டன. அவற்றின் சிறந்த சக்தி அடர்த்தி, மாடுலர் அளவிடுதல் மற்றும் உயர் மின்-ஒளியியல் செயல்திறன் ஆகியவற்றால், இந்த சாதனங்கள் பல நவீன லேசர் அமைப்புகளின் மையமாக உள்ளன. ஆயினும், ஒரு லேசர் டையோடு பாரின் பல செயல்திறன் குறிகாட்டிகளில், ஒரு அளவுரு பெரும்பாலும் கவனிக்கப்படாமல் விடப்படுகிறது, ஆனால் அது மிகவும் முக்கியமானது: அதுவே விரிவுக் கோணம். இந்தக் கட்டுரை, லேசர் டையோடு பார்களில் உள்ள விரிவுக் கோணத்தின் பண்புகள், இயற்பியல் மூலங்கள் மற்றும் தாக்கங்கள் குறித்தும், ஒளியியல் வடிவமைப்பு அதை எவ்வாறு திறம்பட நிர்வகிக்க முடியும் என்பது குறித்தும் ஆராய்கிறது.

1. விலகல் கோணம் என்றால் என்ன?

விரிவுக் கோணம் என்பது, ஒரு லேசர் கற்றை வெற்றிடத்தில் பரவும்போது அது எவ்வாறு விரிகிறது என்பதை விவரிக்கிறது. இது, உமிழ்வு முகப்பிலிருந்து கற்றை எந்த அளவிற்கு விரிவடைகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. லேசர் டையோடு பட்டைகளில், விரிவுக் கோணம் இரண்டு முக்கிய திசைகளில் வலுவான சமச்சீரற்ற தன்மையைக் காட்டுகிறது:

வேக அச்சு: பட்டையின் மேற்பரப்பிற்குச் செங்குத்தானது. உமிழ்வுப் பகுதி மிகவும் குறுகலானது (பொதுவாக 1–2 µm), இது பெரும்பாலும் 30°–45° அல்லது அதற்கும் அதிகமான பெரிய விலகல் கோணங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.

மெதுவான அச்சு: பட்டையின் நீளத்திற்கு இணையாக உள்ளது. உமிழ்வுப் பகுதி மிகவும் அகலமானது (நூற்றுக்கணக்கான மைக்ரான்கள்), இதன் விளைவாக சிறிய விலகல் கோணங்கள், பொதுவாக சுமார் 5°–15° அளவில் ஏற்படுகின்றன.

இந்த சமச்சீரற்ற விலகல், லேசர் டையோடு பட்டைகளை உள்ளடக்கிய அமைப்பு ஒருங்கிணைப்பிற்கு ஒரு பெரும் வடிவமைப்புச் சவாலாக விளங்குகிறது.

2. வேறுபாட்டின் இயற்பியல் தோற்றம்

விலகல் கோணம் முதன்மையாக அலைவழி அமைப்பு மற்றும் உமிழ்வு முகப்பின் அளவு ஆகியவற்றால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

வேக அச்சில், உமிழ்வுப் பகுதி மிகவும் சிறியதாக உள்ளது. விளிம்பு விளைவுக் கோட்பாட்டின்படி, சிறிய துளைகள் அதிக விலகலுக்கு வழிவகுக்கும்.

மெதுவான அச்சில், கற்றையானது பட்டையின் நீளவாக்கில் பல உமிழிகள் வழியாக விரிவடைவதால், ஒரு சிறிய விலகல் கோணம் ஏற்படுகிறது.

இதன் விளைவாக, லேசர் டையோடு பட்டைகள் இயல்பாகவே வேக அச்சில் அதிக விலகலையும் மெது அச்சில் குறைந்த விலகலையும் வெளிப்படுத்துகின்றன.

3. விலகல் கோணம் அமைப்பு வடிவமைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கிறது

① சீரமைப்பு மற்றும் கற்றை வடிவமைப்பின் அதிக செலவு

மூலக் கற்றையின் அதிக சமச்சீரற்ற தன்மை காரணமாக, FAC (வேகமான அச்சு ஒருங்கமைப்பு) மற்றும் SAC (மெதுவான அச்சு ஒருங்கமைப்பு) ஒளியியலைப் பயன்படுத்த வேண்டும். இது அமைப்பின் சிக்கல்தன்மையை அதிகரிப்பதோடு, உயர் நிறுவல் துல்லியம் மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மையையும் கோருகிறது.

② வரையறுக்கப்பட்ட ஃபைபர் இணைப்புத் திறன்

லேசர் பட்டைகளை மல்டிமோட் ஃபைபர்கள், ஒளியியல் அமைப்புகள் அல்லது ஆஸ்பெரிக் லென்ஸ்களுடன் இணைக்கும்போது, ​​பெரிய வேக-அச்சு விலகல் கற்றை "சிதறலுக்கு" வழிவகுத்து, இணைப்புத் திறனைக் குறைக்கும். விலகல் என்பது ஒளியியல் இழப்பின் ஒரு முக்கிய ஆதாரமாகும்.

③ மாட்யூல் அடுக்கில் கற்றையின் தரம்

பல-பட்டை அடுக்கப்பட்ட தொகுதிகளில், சரியாகக் கட்டுப்படுத்தப்படாத விலகல், சீரற்ற கற்றை மேற்பொருந்தல் அல்லது தொலைப்புல சிதைவை ஏற்படுத்தி, குவியத் துல்லியம் மற்றும் வெப்பப் பரவலைப் பாதிக்கக்கூடும்.

4. லேசர் டையோடு பட்டைகளில் விலகலைக் கட்டுப்படுத்துவது மற்றும் மேம்படுத்துவது எப்படி

வேறுபாடு பெரும்பாலும் சாதனத்தின் கட்டமைப்பால் வரையறுக்கப்பட்டாலும், உகப்பாக்கத்திற்காக பல அமைப்பு-நிலை உத்திகளைப் பயன்படுத்தலாம்:

①FAC லென்ஸ்களின் பயன்பாடு

ஒளி உமிழும் முகப்பிற்கு அருகில் ஒரு வேக-அச்சு ஒருங்கமைப்பு வில்லை வைப்பது, கற்றையைச் சுருக்கி வேக அச்சில் ஏற்படும் விரிவைக் குறைக்கிறது—இது பெரும்பாலான வடிவமைப்புகளில் இன்றியமையாததாகும்.

②கூடுதல் வடிவமைப்புக்கான SAC லென்ஸ்கள்

மெது-அச்சு விலகல் குறைவாக இருந்தாலும், சீரான வெளியீட்டை அடைவதற்கு வரிசைகள் அல்லது வரி-ஒளி மூலங்களில் வடிவமைப்பு இன்னும் தேவைப்படுகிறது.

③கற்றை இணைத்தல் மற்றும் ஒளியியல் வடிவமைப்பு

நுண்வில்லை வரிசைகள், உருளை வில்லைகள் அல்லது கட்டமைக்கப்பட்ட ஒளியியலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், பல லேசர் கற்றைகளை அதிக பிரகாசம் கொண்ட, சீரான வெளியீடாக வடிவமைக்க முடியும்.

④சாதன-நிலை அலை வழிகாட்டி உகப்பாக்கம்

செயல்திறன் அடுக்கின் தடிமன், அலைவழி வடிவமைப்பு மற்றும் கீற்றுக் கட்டமைப்புகளைச் சரிசெய்வதன் மூலம், சில்லு மட்டத்திலிருந்தே வேக-அச்சு விலகலை மேலும் செம்மைப்படுத்த முடியும்.

5. நிஜ உலகப் பயன்பாடுகளில் விலகல் கட்டுப்பாடு

①லேசர் பம்ப் மூலங்கள்

உயர் சக்தி திட நிலை அல்லது ஃபைபர் லேசர் அமைப்புகளில், லேசர் டையோடு பட்டைகள் பம்ப் மூலங்களாகச் செயல்படுகின்றன. விலகலைக் கட்டுப்படுத்துவது—குறிப்பாக வேக அச்சில்—இணைப்புத் திறனையும் கற்றைக் குவியலையும் மேம்படுத்துகிறது.

②மருத்துவ சாதனங்கள்

லேசர் சிகிச்சை மற்றும் முடி அகற்றுதல் போன்ற முறைகளில், ஆற்றல் விலகலைக் கட்டுப்படுத்துவது, மிகவும் சீரான ஆற்றல் விநியோகத்தையும், பாதுகாப்பான மற்றும் பயனுள்ள சிகிச்சையையும் உறுதி செய்கிறது.

③தொழில்துறை பொருள் செயலாக்கம்

லேசர் பற்றவைத்தல் மற்றும் வெட்டுதலில், மேம்படுத்தப்பட்ட விலகல் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, சிறந்த குவியம் மற்றும் மிகவும் துல்லியமான, திறமையான செயலாக்கத்திற்குப் பங்களிக்கிறது.

6. முடிவுரை

லேசர் டையோடு பட்டையின் விலகல் கோணம் என்பது, நுண்-அளவிலான சில்லு இயற்பியலில் இருந்து பேரளவு ஒளியியல் அமைப்புகளுக்கு மாறும் ஒரு முக்கியமான நிலைமாற்றப் புள்ளியாகும்.
இது கற்றையின் தரத்திற்கான ஒரு குறிகாட்டியாகவும், ஒருங்கிணைப்பிற்கான ஒரு வடிவமைப்பு எல்லையாகவும் செயல்படுகிறது. பயன்பாட்டுத் தேவைகளும் அமைப்பின் சிக்கலான தன்மையும் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், விலகலைப் புரிந்துகொள்வதும் கட்டுப்படுத்துவதும் லேசர் உற்பத்தியாளர்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பாளர்கள் இருவருக்கும் ஒரு முக்கியத் திறமையாகிறது — குறிப்பாக அதிக சக்தி, பிரகாசம் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை நோக்கி முன்னேறுவதற்கு இது அவசியமாகிறது.