فائبر کپلڈ لیزر ڈیوڈس کی بنیادی باتیں کیا ہیں؟

آج، لیزر ڈایڈس ہر جگہ موجود ہیں۔ وہ برقی توانائی کو لیزر پاور میں تبدیل کرنے کے آسان ترین اجزاء ہیں۔ لیزر ڈائیوڈ مختلف سیمی کنڈکٹر کمپاؤنڈ مواد (GaAs، InP یا دیگر پیچیدہ ڈھانچے جیسے کہ GaN) پر مبنی ہیں۔ سنگل موڈ لیزر ڈایڈس کم طاقت والے لیزر ڈایڈس ہیں (عام طور پر<1W), while multimode laser diodes are higher power devices (typically 10 W to several kW).

فائبر آپٹکس عام طور پر دو قسم کے فعال ریشے ہوتے ہیں جو لیزر ڈایڈس سے روشنی کو جوڑنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں:

• سنگل موڈ فائبر: کور عام طور پر چند مائکرون (جیسے 1 µm طول موج پر ~ 6 µm کور، 1.5 µm طول موج پر ~ 9 µm کور)
• ملٹی موڈ فائبر: آپٹیکل پاور کی اعلی سطح کو سنبھالنے کے لیے بڑا قطر۔ معیاری ورژن میں عام طور پر 62، 100، 200، 400، 800 یا اس سے بھی> 1000 µm کا بنیادی قطر ہوتا ہے۔ قطر جتنا چھوٹا ہوگا، عینک یا خوردبین مقصد کا استعمال کرتے ہوئے فائبر سے روشنی کو ایک چھوٹی جگہ پر مرکوز کرنا اتنا ہی آسان ہوگا۔

سنگل موڈ اور ملٹی موڈ فائبر کے اصول۔ ملٹی موڈ فائبر کور بہت بڑے ہیں۔

پولرائزیشن کو برقرار رکھنے والا فائبر: سنگل موڈ لیزر ڈائیوڈس معیاری فائبر (SMF) یا پولرائزیشن برقرار رکھنے والے فائبر (PM) ہو سکتے ہیں۔ مؤخر الذکر میں، فائبر میں ایک خاص کلیڈنگ ڈھانچہ ہوتا ہے جو فائبر کی پوری لمبائی میں روشنی کے پولرائزیشن کو برقرار رکھتا ہے۔ نیچے دی گئی جدول کارننگ کے ذریعہ پیش کردہ سنگل موڈ پولرائزیشن کو برقرار رکھنے والے ریشوں کی مختلف اقسام کی خصوصیات کو ظاہر کرتی ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ طول موج میں کمی کے ساتھ بنیادی قطر بہت چھوٹا ہو جاتا ہے۔ ٹیبل میں نوٹ کرنے کے لیے ایک دلچسپ ڈیٹا پوائنٹ کٹ آف طول موج ہے۔ سنگل موڈ فائبر اس وقت اچھی طرح کام کرتا ہے جب اس کی کٹ آف طول موج کے درمیان طول موج اور کٹ آف طول موج کے 1.5 گنا کے درمیان غور کیا جائے۔ اس رینج کے نیچے، فائبر ملٹی موڈ بن جاتا ہے، اور اس رینج کے اوپر، جھکنے پر روشنی آسانی سے فائبر کو چھوڑ سکتی ہے۔

سنگل موڈ فائبر کپلڈ لیزر ڈائیوڈ اس قسم کے لیزر ڈائیوڈ کو عام طور پر ایک "تیتلی" پیکج میں جمع کیا جاتا ہے جس میں ایک TEC کولر اور تھرمسٹر ہوتا ہے (آج کل رجحان چھوٹے فارم فیکٹرز کی طرف ہے)۔ سنگل موڈ فائبر کپلڈ لیزر ڈائیوڈس عام طور پر چند سو ملی واٹ سے لے کر 1.5 واٹ تک آؤٹ پٹ پاورز کے قابل ہوتے ہیں۔

1064 nm (14-پن معیاری تتلی) پر خارج ہونے والے سنگل موڈ فائبر کپلڈ بٹر فلائی لیزر ڈائیوڈ کی مثال۔ یہ لیزر ڈائیوڈ ماڈیول آپٹیکل پاور لیول کی پیمائش کے لیے ایک TE-کولر، ایک تھرمسٹر، اور ایک مانیٹر (BFM) پر مشتمل ہیں۔

مارکیٹ میں کئی دیگر پیکج سٹائل موجود ہیں. مثال کے طور پر، مندرجہ ذیل DIL پیکجز کا اکثر ٹیلی کام مارکیٹ میں سامنا ہوتا ہے، یا سماکشی پیکجز، جہاں پاور عام طور پر 10mW سے کم ہوتی ہے۔

VCSEL لیزر ڈایڈس عام طور پر فائبر جوڑے نہیں ہوتے ہیں۔ یہ لیزر ڈائیوڈ کی ایک عام قسم ہے جو بڑے پھیلاؤ سینسنگ ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہے، جیسے کہ کمپیوٹر ماؤس ڈیوائسز یا اسمارٹ فونز میں چہرے کی شناخت 3D سینسنگ۔

DFB اور Fabry-Perrot edge emitting diodes عام طور پر فائبر جوڑے ہوتے ہیں جیسا کہ ذیل میں بیان کیا گیا ہے:

فیبری پیروٹ لیزر ڈایڈسبریگ گریٹنگز کے ساتھ ایک "معیاری" فائبر کپلڈ لیزر ڈائیوڈ ایک عام جزوی طور پر عکاس سیمی کنڈکٹر کیویٹی ہے جس میں پچھلی طرف انتہائی عکاس کوٹنگ ہوتی ہے اور سامنے کی طرف جزوی طور پر عکاس کوٹنگ ہوتی ہے۔ ایک عام لیزر ڈائیوڈ چپ کا سائز تقریباً 1*0.5*0.2mm ہوتا ہے۔ اہم عام خصوصیات مندرجہ ذیل ہیں:

واحد موڈ کے لیے 1.5 ڈبلیو تک پاور رینج (ملٹی موڈ کے لیے بہت زیادہ)
Generally wide bandwidth (>1nm)
آؤٹ پٹ بیم مضبوطی سے بیضوی ہے۔
اخراج بینڈوڈتھ کو کم کرنے اور لیزر ڈائیوڈس کے مجموعی استحکام کو بہتر بنانے کے لیے، لیزر ڈائیوڈ بنانے والے اکثر آؤٹ پٹ فائبر کے اندر فائبر بریگ گریٹنگز شامل کرتے ہیں۔

بریگ گریٹنگز انتہائی درست طول موج پر لیزر ڈایڈس میں چند فیصد عکاسی کا اضافہ کرتی ہیں۔ یہ لیزر ڈایڈڈ اخراج بینڈوڈتھ میں مجموعی طور پر کمی کی اجازت دیتا ہے۔ اخراج بینڈوڈتھ عام طور پر بغیر کسی بریگ گریٹنگ کے 3-5 nm ہوتی ہے، جبکہ یہ بہت زیادہ تنگ ہوتی ہے (~<0.1 nm) when using a Bragg grating. The wavelength spectral temperature tuning coefficient is typically 0.35 nm/°C without any Bragg gratings and much smaller with Bragg gratings. The main suppliers of 915/976/1064 nm single-mode pump laser diodes are companies that developed the fiber amplifier (EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier) business for the telecom market in the late nineties. Due to their high yield, they offer high reliability and reasonable cost.

ڈی بی آر یا ڈی ایف بی لیزر ڈایڈس
ڈی ایف بی یا ڈی بی آر لیزر ڈائیوڈ ڈیوائسز بریگ گریٹنگ ویو لینتھ اسٹیبلائزیشن سیکشن کو براہ راست لیزر ڈائیوڈ چپ پر ضم کرتے ہیں۔ یہ عام طور پر 1 میگاہرٹز DFB کے لیے ایک کم اخراج طول موج (تقریبا 10^(-5) nm) دیتا ہے نہ کہ ایک Bragg grating کے ساتھ Fabry-Perot کے لیے تقریباً 0.1 nm۔

ملٹی موڈ فائبر کپلڈ لیزر ڈائیوڈس کی 4 سیریز

سنگل ایمیٹر: جب لیزر ڈائیوڈ چپ کو آزادانہ طور پر سب ماؤنٹ پر جمع کیا جاتا ہے اور لیزر ڈائیوڈ ماڈیول میں الگ سے پیک کیا جاتا ہے۔ ہم یہاں عام طور پر 15W کی بات کر رہے ہیں جو 105 (کور)/125µm (کلیڈنگ) لیزر ڈائیوڈ کے ساتھ مل کر
متعدد ایمیٹرز: جب ایک سے زیادہ ایمیٹرز کو الگ کیا جاتا ہے اور آپٹیکل طور پر ملٹی موڈ فائبر میں دوسرے الگ تھلگ ایمیٹرز کے ساتھ جوڑا جاتا ہے (شکل 19-دائیں)۔ نتیجے کے طور پر، آؤٹ پٹ پاور لیول کو سینکڑوں واٹ تک بڑھایا جا سکتا ہے، اور فائبر کا سائز چھوٹا رکھا جا سکتا ہے، جیسے کہ 100 یا 200 µm کور۔
مونوبار: جب متعدد ایمیٹرز کو مونوبار کے طور پر ایک ساتھ رکھا جاتا ہے (شکل 17) اور لیزر ڈائیوڈ ماڈیول میں جمع کیا جاتا ہے۔ ہم یہاں عام طور پر 50 ڈبلیو کے ارد گرد بات کر رہے ہیں، عام طور پر 200 µm (کور)/240 µm (کلیڈنگ) لیزر ڈائیوڈ میں جوڑا جاتا ہے۔
ملٹی بار: جب ایک سے زیادہ سلاخوں کو ایک بڑے واٹر کولڈ پیکج میں جمع کیا جاتا ہے اور ایک بڑے قطر کے ملٹی موڈ فائبر میں جوڑا جاتا ہے۔ ہم یہاں 600 یا 800 µm کور ملٹی موڈ فائبر میں 100 واٹس یا حتیٰ کہ KW کے بارے میں بات کر رہے ہیں۔

یہ بات قابل غور ہے کہ مختلف سیریز پر غور کرتے وقت عام وولٹیج اور موجودہ سطحیں کس طرح مختلف ہوتی ہیں:

ایک عام واحد ٹرانسمیٹر میں عام وولٹیج کی سطح تقریباً 1.5 V اور کرنٹ تقریباً 15 A ہوتا ہے۔
ملٹی ایمیٹر لیزر ڈایڈس کے لیے، ایمیٹرز کو سیریز میں جمع کیا جاتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ موجودہ سطح تبدیل نہیں ہوتی ہے (عام طور پر زیادہ سے زیادہ 15 A)، لیکن جب زیادہ سے زیادہ ایمیٹرز پر غور کیا جاتا ہے تو وولٹیج بڑھ جاتا ہے۔ (مثلاً 4.5V/15A 60W لیزر ڈایڈڈ کے لیے)
لیزر ڈایڈڈ سلاخوں کو تمام ایمیٹرز کے ساتھ متوازی طور پر جمع کیا جاتا ہے۔ لہذا، وولٹیج کی سطح ایک ہی رہتی ہے، لیکن موجودہ سطح آسانی سے 45 یا 50 A تک پہنچ سکتی ہے۔
اس کے علاوہ، جب ایک سے زیادہ سلاخوں کو ایک ساتھ جمع کیا جاتا ہے، تو وہ سیریز میں جمع ہوتے ہیں، اس لیے موجودہ سطح (کہیں کہ 45 A) تبدیل نہیں ہوتی ہے، لیکن سلاخوں کی تعداد کے ساتھ وولٹیج میں باقاعدگی سے اضافہ ہوتا ہے۔

رابطے کی معلومات:

اگر آپ کے پاس کوئی آئیڈیا ہے تو بلا جھجھک ہم سے بات کریں۔ اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ ہمارے گاہک کہاں ہیں اور ہماری ضروریات کیا ہیں، ہم اپنے صارفین کو اعلیٰ معیار، کم قیمتوں اور بہترین سروس فراہم کرنے کے اپنے مقصد کی پیروی کریں گے۔