6 حالت متداول شکست لیزر سبز

لیزرهای سبز معمولاً در کاربردهای مختلفی از تحقیقات علمی گرفته تا پردازش صنعتی و لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می‌شوند. با وجود استفاده گسترده و مزایای آن‌ها، لیزرهای سبز با چندین چالش خرابی مواجه هستند که می‌تواند بر عملکرد و طول عمر آن‌ها تأثیر بگذارد. درک این حالت‌های خرابی و علل زمینه‌ای آن‌ها برای مهندسان و کاربرانی که می‌خواهند قابلیت اطمینان و راندمان دستگاه لیزر را به حداکثر برسانند، ضروری است.

1. جهش حالت (Mode Hopping)

جهش حالت زمانی رخ می‌دهد که فرکانس خروجی لیزر ناگهان بین حالت‌های تشدید مختلف در داخل محفظه لیزر جهش می‌کند. این بی‌ثباتی منجر به نوسانات در طول موج و توان خروجی لیزر می‌شود که می‌تواند به شدت بر کاربردهایی که به نور دقیق و پایدار نیاز دارند، تأثیر بگذارد.

محرک‌های اصلی برای جهش حالت شامل تغییرات دما، لرزش‌های مکانیکی و تغییرات در جریان تزریق هستند. حتی تغییرات جزئی در طول حفره یا ضریب شکست، شرایط تشدید را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود لیزر به طور غیرقابل پیش‌بینی حالت‌ها را تغییر دهد. مدیریت پایداری حرارتی و به حداقل رساندن تنش‌های مکانیکی می‌تواند به کاهش این مشکل کمک کند.

2. افت توان (Power Degradation)

افت توان به صورت کاهش تدریجی توان خروجی و افزایش جریان آستانه لیزر ظاهر می‌شود. چندین عامل به این کاهش کمک می‌کنند، از جمله:

• تشکیل و رشد نقص‌هادر داخل کریستال لیزر، مانند نابجایی‌ها و نقص‌های نقطه تاریک، که بازترکیب غیر تابشی را افزایش داده و راندمان را کاهش می‌دهند.

• آسیب نوری به آینه‌ها یا پوشش‌ها، به ویژه در سطوح توان بالا، که جذب و گرمایش موضعی را افزایش می‌دهد و گاهی منجر به آسیب نوری فاجعه‌بار می‌شود.

• تخریب رابط مواددر داخل ناحیه فعال، جایی که انتشار اتمی و تنش‌های حرارتی ساختارهای چاه کوانتومی را که برای انتشار لیزر حیاتی هستند، تخریب می‌کنند.

• پیری الکترود و ازدحام جریان، که منجر به تزریق جریان ناهموار و گرمای بیش از حد موضعی می‌شود.

3. آسیب کریستال (Crystal Damage)

آسیب کریستال به نقص‌ها و آسیب‌های فیزیکی در داخل ناحیه فعال لیزر یا مواد اطراف اشاره دارد. این نقص‌ها شامل موارد زیر هستند:

• تشکیل و انتشار شبکه‌های نابجایی که بازترکیب الکترون-حفره را مختل می‌کنند.

• میکرو ترک‌های ایجاد شده توسط چرخه حرارتی و تنش مکانیکی.

• انتشار ناخالصی‌ها و تخریب رابط‌های هتروساختار که عملکرد لیزر کارآمد را مختل می‌کنند.

• نقاط «سوختگی» موضعی روی سطوح نوری ناشی از جذب نور با شدت بالا، که به عنوان آسیب نوری فاجعه‌بار شناخته می‌شود و می‌تواند لیزر را به طور دائم غیرفعال کند.

4. مسائل مدیریت حرارتی (Thermal Management Issues)

گرما دشمن حیاتی لیزرهای سبز است. مدیریت حرارتی ضعیف منجر به:

• افزایش بیش از حد دما که باعث انبساط و تنش مواد می‌شود.