لیزر ڈائیوڈ بارز کا ڈائیورجنس اینگل: براڈ بیم سے لے کر ہائی ایفیشینسی ایپلی کیشنز تک

چونکہ ہائی پاور لیزر ایپلی کیشنز میں توسیع ہوتی رہتی ہے، لیزر ڈائیوڈ بارز لیزر پمپنگ، صنعتی پروسیسنگ، طبی آلات اور سائنسی تحقیق جیسے شعبوں میں ناگزیر ہو گئے ہیں۔ اپنی بہترین طاقت کی کثافت، ماڈیولر اسکیل ایبلٹی، اور اعلی الیکٹرو آپٹیکل افادیت کے ساتھ، یہ آلات بہت سے جدید لیزر سسٹمز کا مرکز ہیں۔ اس کے باوجود لیزر ڈائیوڈ بار کے بہت سے کارکردگی کے اشارے میں سے، ایک پیرامیٹر کو اکثر نظر انداز کیا جاتا ہے لیکن انتہائی اہم: ڈائیورجینس اینگل۔ یہ مضمون لیزر ڈائیوڈ سلاخوں میں ڈائیورجن اینگل کی خصوصیات، جسمانی ماخذ اور مضمرات کی کھوج کرتا ہے — اور آپٹیکل ڈیزائن اس کو کس طرح مؤثر طریقے سے منظم کر سکتا ہے۔

1. ڈائیورجنس اینگل کیا ہے؟

ڈائیورجینس اینگل یہ بتاتا ہے کہ لیزر بیم کیسے پھیلتی ہے جب یہ خالی جگہ پر پھیلتی ہے۔ یہ اس حد تک اشارہ کرتا ہے کہ اخراج کے پہلو سے بیم کس حد تک پھیلتا ہے۔ لیزر ڈائیوڈ سلاخوں میں، ڈائیورجنس زاویہ دو بنیادی سمتوں میں مضبوط عدم توازن کو ظاہر کرتا ہے:

تیز محور: بار کی سطح پر کھڑا۔ اخراج کا علاقہ انتہائی تنگ ہے (عام طور پر 1–2 µm)، جس کی وجہ سے بڑے انحراف کے زاویے ہوتے ہیں، اکثر 30°–45° یا اس سے زیادہ۔

سست محور: بار کی لمبائی کے متوازی۔ اخراج کا علاقہ بہت وسیع ہے (سینکڑوں مائکرون)، جس کے نتیجے میں چھوٹے موڑ کے زاویے ہوتے ہیں، عام طور پر تقریباً 5°–15°۔

یہ غیر متناسب ڈائیورجن سسٹم کے انضمام کے لیے ڈیزائن کا ایک بڑا چیلنج ہے جس میں لیزر ڈائیوڈ بار شامل ہیں۔

2. انحراف کی طبعی اصل

انحراف کا زاویہ بنیادی طور پر ویو گائیڈ کی ساخت اور اخراج کے پہلو کے سائز سے طے ہوتا ہے:

تیز محور میں، اخراج کا علاقہ بہت چھوٹا ہے۔ تفاوت نظریہ کے مطابق، چھوٹے یپرچر کے نتیجے میں بڑے انحراف ہوتے ہیں۔

سست محور میں، شہتیر بار کی لمبائی کے ساتھ ایک سے زیادہ ایمیٹرز میں پھیلتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک چھوٹا موڑ کا زاویہ ہوتا ہے۔

نتیجے کے طور پر، لیزر ڈائیوڈ سلاخیں فطری طور پر تیز محور میں زیادہ انحراف اور سست محور میں کم انحراف کو ظاہر کرتی ہیں۔

3. کس طرح ڈائیورجنس اینگل سسٹم ڈیزائن کو متاثر کرتا ہے۔

① کولیمیشن اور بیم کی تشکیل کی اعلی قیمت

خام شہتیر کی اعلی توازن کی وجہ سے، FAC (Fast Axis Collimation) اور SAC (Slow Axis Collimation) آپٹکس کا استعمال کرنا ضروری ہے۔ یہ نظام کی پیچیدگی کو بڑھاتا ہے اور اعلی تنصیب کی درستگی اور تھرمل استحکام کا مطالبہ کرتا ہے۔

② محدود فائبر کپلنگ کی کارکردگی

جب لیزر سلاخوں کو ملٹی موڈ ریشوں، آپٹیکل سسٹمز، یا اسفیرک لینسز میں جوڑتے ہیں، تو بڑے فاسٹ ایکسس ڈائیورجن سے بیم "اسپل اوور" کا باعث بن سکتا ہے، جو کپلنگ کی کارکردگی کو کم کرتا ہے۔ انحراف آپٹیکل نقصان کا ایک بڑا ذریعہ ہے۔

③ ماڈیول اسٹیکنگ میں بیم کا معیار

ملٹی بار اسٹیکڈ ماڈیولز میں، ناقص کنٹرول شدہ ڈائیورجن غیر مساوی شہتیر کے اوورلیپ یا دور دراز کے مسخ کا سبب بن سکتا ہے، جس سے توجہ مرکوز کی درستگی اور تھرمل تقسیم متاثر ہوتی ہے۔

4. لیزر ڈائیوڈ بارز میں ڈائیورجن کو کیسے کنٹرول اور بہتر بنایا جائے۔

اگرچہ انحراف کی تعریف بڑی حد تک ڈیوائس کے ڈھانچے سے ہوتی ہے، لیکن اصلاح کے لیے کئی نظام کی سطح کی حکمت عملی استعمال کی جا سکتی ہے:

①ایف اے سی لینز کا استعمال

تیز محور کولیمیشن لینس کو خارج کرنے والے پہلو کے قریب رکھنا بیم کو دباتا ہے اور تیز محور میں انحراف کو کم کرتا ہے - یہ زیادہ تر ڈیزائنوں میں ضروری ہے۔

②اضافی شکل دینے کے لیے SAC لینس

اگرچہ سست محور کا انحراف چھوٹا ہے، لیکن یکساں پیداوار حاصل کرنے کے لیے ابھی بھی صفوں یا لائن لائٹ ذرائع میں تشکیل کی ضرورت ہے۔

③بیم کا امتزاج اور آپٹیکل شیپنگ ڈیزائن

مائیکرو لینس کی صفوں، بیلناکار لینسز، یا سٹرکچرڈ آپٹکس کا استعمال ایک سے زیادہ لیزر بیم کو ایک اعلی چمک، یکساں آؤٹ پٹ میں شکل دینے میں مدد کر سکتا ہے۔

④ڈیوائس لیول ویو گائیڈ آپٹیمائزیشن

فعال پرت کی موٹائی، ویو گائیڈ ڈیزائن، اور گریٹنگ ڈھانچے کو ایڈجسٹ کرنا چپ کی سطح سے فاسٹ ایکسس ڈائیورژن کو مزید بہتر بنا سکتا ہے۔

5. حقیقی دنیا کی ایپلی کیشنز میں ڈائیورجینس کنٹرول

①لیزر پمپ کے ذرائع

ہائی پاور سالڈ اسٹیٹ یا فائبر لیزر سسٹم میں، لیزر ڈائیوڈ بارز پمپ کے ذرائع کے طور پر کام کرتے ہیں۔ ڈائیورجن کو کنٹرول کرنا—خاص طور پر تیز محور میں— جوڑے کی کارکردگی اور بیم فوکسنگ کو بہتر بناتا ہے۔

②طبی آلات

لیزر تھراپی اور بالوں کو ہٹانے جیسے نظاموں کے لیے، ڈائیورجن کا انتظام زیادہ یکساں توانائی کی ترسیل اور محفوظ، زیادہ موثر علاج کو یقینی بناتا ہے۔

③صنعتی مواد پروسیسنگ

لیزر ویلڈنگ اور کٹنگ میں، آپٹمائزڈ ڈائیورجنس زیادہ طاقت کی کثافت، بہتر فوکس، اور زیادہ درست، موثر پروسیسنگ میں حصہ ڈالتا ہے۔

6. نتیجہ

لیزر ڈائیوڈ بار کا ڈائیورجینس اینگل ایک اہم ٹرانزیشن پوائنٹ ہے - مائیکرو اسکیل چپ فزکس سے میکرو اسکیل آپٹیکل سسٹم تک۔
یہ بیم کے معیار کے اشارے اور انضمام کے لیے ڈیزائن کی حد دونوں کے طور پر کام کرتا ہے۔ جیسا کہ ایپلیکیشن کے مطالبات اور سسٹم کی پیچیدگی بڑھتی جارہی ہے، لیزر مینوفیکچررز اور انٹیگریٹرز کے لیے یکساں طور پر - خاص طور پر اعلی طاقت، چمک اور بھروسے کی طرف پیش قدمی کے لیے ڈائیورجن کو سمجھنا اور کنٹرول کرنا ایک بنیادی قابلیت بن جاتا ہے۔