الليزر الثنائي مقابل الليزر DPSS: ما هو الفرق؟

أصبحت أشعة الليزر جزءًا لا يتجزأ من التكنولوجيا الحديثة، حيث تعمل على تشغيل كل شيء بدءًا من الأجهزة الطبية وحتى المعدات الصناعية. ومن بين الأنواع الأكثر استخدامًا ليزرات الصمام الثنائي وليزرات الحالة الصلبة المضخوخة بالصمامات الثنائية. وفي حين أن كليهما يؤديان دورًا بالغ الأهمية، فإن تصميمهما ووظائفهما وتطبيقاتهما تختلف بشكل كبير. ستستكشف هذه المقالة هذه الاختلافات، مما يساعد القراء على فهم نوع الليزر الذي يناسب احتياجاتهم بشكل أفضل.

ما هي ليزرات الثنائيات؟

الليزر الثنائي، المعروف أيضًا باسم الليزر شبه الموصل ، هو أجهزة صغيرة الحجم وفعالة تولد الضوء من خلال التحويل المباشر للطاقة الكهربائية. يتضمن بناؤها البسيط صمام ثنائي ذو تقاطع p-n ينبعث منه الفوتونات عندما يتدفق التيار من خلاله. يسمح هذا التصميم لليزر الثنائي بأن يكون صغيرًا وخفيف الوزن وذو كفاءة عالية في استخدام الطاقة.

إن إحدى أهم نقاط القوة في الليزر الثنائي هي تعدد استخداماته. فهو يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات اليومية مثل مسح الباركود، والاتصالات عبر الألياف الضوئية، والإلكترونيات الاستهلاكية مثل مشغلات بلو راي. كما أن أسعاره المعقولة وصيانته المنخفضة تجعله الخيار المفضل للمنتجات التي يتم تسويقها على نطاق واسع والأجهزة المحمولة.

مميزات الليزر الثنائي

1. كفاءة الطاقة: تقوم أجهزة الليزر الثنائية بتحويل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى ضوء مع الحد الأدنى من الخسائر، مما يجعلها فعالة للغاية وفعالة من حيث التكلفة في التشغيل.
2. صغيرة الحجم وخفيفة الوزن: بفضل بنيتها البسيطة، يمكنها الحصول على تصميمات صغيرة وقابلة للحمل، ومناسبة للأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والأجهزة المحمولة.
3. التعديل الفوري: يمكن تشغيل وإيقاف تشغيل ليزرات الثنائيات على الفور تقريبًا، مع معدلات تعديل تتجاوز بكثير الحد الأقصى النموذجي 20 كيلو هرتز لليزرات DPSS. وهذا يجعلها فعالة للغاية في العروض بالليزر ونقل البيانات.
4. الاستقرار: فهي أقل عرضة للتنقل بين الأوضاع أو التقلبات، مما يوفر مخرجات ثابتة وموثوقة في ظل ظروف مختلفة.
5. السلامة: على عكس ليزر DPSS، لا يصدر ليزر الثنائي إشعاعات تحت الحمراء المتبقية، مما يقلل من بعض المخاوف المتعلقة بالسلامة.
6. انخفاض تكاليف التصنيع: يؤدي التصميم البسيط لأجهزة الليزر الثنائية إلى انخفاض تكاليف الإنتاج والصيانة، مما يجعلها متاحة للاستخدام على نطاق واسع.
7. متطلبات تبريد أبسط: تعتبر أشعة الليزر الثنائية أقل حساسية لدرجة الحرارة ولا تتطلب عادةً الإدارة الحرارية الدقيقة التي تحتاجها أنظمة DPSS.

تحديات الليزر الثنائي

• جودة الشعاع عند الطاقة العالية: مع زيادة الطاقة، تميل جودة الشعاع إلى الانخفاض، مما يتطلب غالبًا استخدام البصريات التصحيحية للحفاظ على الأداء.
• التباعد: تظهر أشعة الليزر الثنائية عالية القدرة تباعدًا كبيرًا في الشعاع، مما يحد من الدقة ويستلزم استخدام بصريات تجميع متخصصة.
• مشكلات تصميم الباعثات المتعددة: تستخدم أشعة الليزر ذات الصمام الثنائي عالية الطاقة في كثير من الأحيان باعثات متعددة، مما يجعل من الصعب تجميع ناتجها في شعاع موحد. وقد يؤدي هذا إلى تناقضات في التطبيقات التي تتطلب تركيزًا دقيقًا.
• الإدارة الحرارية: على الرغم من أنها أقل حساسية للحرارة من ليزر DPSS، إلا أن ليزر الثنائيات عالي الطاقة لا يزال يتطلب تبديدًا فعالًا للحرارة لمنع تدهور الأداء وضمان طول العمر.
• جودة الشعاع المحدودة على مسافات طويلة: في النطاقات الممتدة، غالبًا ما تكافح أشعة الليزر الثنائية للحفاظ على شعاع ثابت ومركّز، خاصة عند مقارنتها بأشعة الليزر DPSS.
• جودة الشعاع عند الطاقة العالية: مع زيادة الطاقة، تميل جودة الشعاع إلى الانخفاض، مما يتطلب غالبًا استخدام البصريات التصحيحية للحفاظ على الأداء.
• التباعد: يمكن أن يؤدي التباعد الكبير في الشعاع إلى الحد من الدقة ويتطلب تجميعًا متخصصًا

ما هي أشعة الليزر DPSS؟

تتميز أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة المضخوخة بالديود ، والمعروفة باسم أشعة الليزر DPSS، بإعداد أكثر تعقيدًا. فهي تبدأ بثنائي ليزر يصدر الضوء بطول موجي أولي. ثم يمر هذا الضوء عبر بلورة واحدة أو أكثر، يشار إليها بوسائط الكسب، لتعديل الطول الموجي.

على سبيل المثال، تبدأ أشعة الليزر DPSS الخضراء الشائعة بطول موجة 532 نانومتر بصمام ثنائي بطول موجة 808 نانومتر. يتم ضخ هذا الضوء عبر بلورة، وتحويله إلى طول موجة 1064 نانومتر. ثم يمر عبر بلورة أخرى تقسم الطول الموجي إلى النصف، مما يؤدي إلى إنشاء الشعاع الأخضر النهائي بطول موجة 532 نانومتر.

لماذا استخدام ليزر DPSS؟

إذا كانت أقل كفاءة وأكثر دقة، فلماذا نهتم بليزرات DPSS؟ كل هذا يتلخص في مدى توفر الطول الموجي. لا توجد ثنائيات الليزر إلا لأطوال موجية معينة ضمن الطيف المرئي (400 نانومتر إلى 700 نانومتر). بعض الأطوال الموجية، مثل الأصفر، يصعب إنتاجها بشكل لا يصدق ومكلف باستخدام الثنائيات وحدها. تملأ تقنية DPSS هذه الفجوة، مما يسمح لنا بإنشاء ألوان مثل الأخضر والأصفر والأزرق حتى عندما لا توجد مكافئات للثنائيات.

مميزات الليزر DPSS

1. جودة شعاع فائقة: تولد أشعة الليزر DPSS أشعة ذات تباعد منخفض وأقطار صغيرة، مما يضمن الدقة العالية والوضوح حتى عند مستويات الطاقة الأعلى.
2. تنوع الطول الموجي: من خلال مضاعفة التردد والتقنيات الأخرى، يمكن لأشعة الليزر DPSS إنتاج أطوال موجية فريدة، مثل الأخضر والأشعة فوق البنفسجية، والتي يصعب تحقيقها باستخدام ليزر الصمام الثنائي.
3. طاقة إنتاج عالية مع الدقة: يمكنها توفير طاقة عالية مع الحفاظ على جودة شعاع استثنائية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الصناعية والطبية الصعبة.
4. الدقة في التطبيقات: تعتبر الحزم عالية التركيز مثالية للمهام التفصيلية مثل النقش، والتحليل الطيفي، والجراحة بالليزر.
5. أداء مُحسَّن حسب درجة الحرارة: عند الحفاظ عليها ضمن نطاقات درجة حرارة دقيقة، توفر أجهزة الليزر DPSS أداءً ثابتًا ومثاليًا بمرور الوقت.
6. مخصص للمهام الصعبة: تستفيد التطبيقات التي تتطلب أطوال موجية فريدة أو أشعة مركزة للغاية بشكل كبير من تقنية الليزر DPSS.

تحديات الليزر DPSS

• حساسية درجة الحرارة: تعمل بشكل أفضل ضمن نطاق ضيق من درجات الحرارة، مما يجعلها أقل تنوعًا في الهواء الطلق أو في البيئات المتقلبة.
• كفاءة منخفضة: تحول العديد من ليزرات DPSS أقل من 5% من طاقة الصمام الثنائي إلى شعاع الخرج. وللتوضيح، قد ينتج الصمام الثنائي 808 نانومتر الذي ينتج 1 وات من الطاقة 20 ميلي وات فقط من الضوء القابل للاستخدام في حالات نادرة، مثل ليزرات DPSS الزرقاء (473 نانومتر) أو الصفراء (589 نانومتر).
• حجم أكبر: تتطلب المكونات الداخلية اللازمة لتحويل الطول الموجي مساحة أكبر، مما يؤدي غالبًا إلى تصميمات أكبر حجمًا.

ليزرات الثنائيات مقابل ليزرات DPSS

لماذا يعتبر كلا الليزرين مهمين؟

لكل نوع مكانه في عالم الليزر. تتميز ليزرات الثنائيات المباشرة بالبساطة والكفاءة والتنوع، مما يجعلها مثالية للألوان المتوفرة على نطاق واسع مثل الأحمر والأزرق. تقدم ليزرات الثنائيات المباشرة، على الرغم من عدم كفاءتها وتكلفتها المرتفعة، حلولاً لأطوال موجية لا تستطيع تقنية الثنائيات تحقيقها حتى الآن.

عند اختيار الليزر، فكر في احتياجاتك. إذا كنت تريد شيئًا مضغوطًا ومتينًا، فقد يكون نموذج الصمام الثنائي المباشر هو الحل. ولكن إذا كنت تبحث عن ألوان فريدة أو يصعب العثور عليها، فإن ليزر DPSS هو أفضل رهان لك.

هل تبحث عن حل ليزر متطور؟ فكر في وحدة الليزر Microchip Laser Module 200μJ الخاصة بنا . تم تصميم هذا الليزر الزجاجي Er:Yb: بطول موجة 1535 نانومتر لتحقيق دقة وأمان لا مثيل لهما. يقع طوله الموجي تمامًا ضمن نوافذ الأمان للعين والجو، مما يجعله مثاليًا لمجموعة من التطبيقات:

• تحديد المدى بالليزر: تحقيق مسافات تتراوح من 3 إلى 8 كم مع طاقة نبضية ≥200 μJ.
• تعيين الهدف بالليزر: دقة عالية للمهام العسكرية أو الصناعية.
• الإضاءة بالليزر: أداء موثوق به لتلبية احتياجات الإضاءة المختلفة.
• أنظمة الليدار: تكنولوجيا متقدمة لرسم الخرائط البيئية والملاحة.
• التطبيقات الطبية: آمنة وفعالة في علاجات الليزر.
• اتصالات الألياف البصرية: قدرات متطورة لنقل الإشارات.

سواء كنت تشتري وحدة واحدة أو تقوم بتجهيز نظام كامل، فإننا نقدم خيارات شراء مرنة لتلبية احتياجاتك. بالإضافة إلى ذلك، كلما زادت مشترياتك، زادت الخصومات! لا تفوت الفرصة - استثمر في موثوقية وأداء وحدة الليزر Microchip 200μJ اليوم. اتصل بنا لمعرفة المزيد أو قم بتقديم طلبك الآن!

خاتمة

تتمتع كل من ليزرات الثنائيات وليزرات DPSS بنقاط قوة ونقاط ضعف فريدة، مما يجعلها مناسبة لأغراض مختلفة. تتميز ليزرات الثنائيات بالكفاءة والتكلفة وسرعة التعديل، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الاستهلاكية والاتصالات. على النقيض من ذلك، تتألق ليزرات DPSS في المهام عالية الطاقة التي تتطلب الدقة، وتوفر جودة شعاع فائقة والوصول إلى أطوال موجية متخصصة. يعتمد اختيار الليزر المناسب على المتطلبات المحددة للتطبيق، بما في ذلك الميزانية واحتياجات الأداء وبيئة التشغيل.

اقرأ المزيد:

ما هو وضع تتبع الرادار النبضي؟

كيف تعمل التصوير الحراري؟