فاسٹ-ایکسس کلیمیشن اور فائبر کوپلنگ: ڈائی سے ہدف تک بیم پہنچانا

مسئلہ نقطہ نہیں، پٹی ہے

ایک خالی 905 این ایم ایج ایمیٹر لیں: 180 واٹ چوٹی، اخراجی اپرچر 110 µm بائی 30 µm، جھکاؤ جوڑ کے متوازی 9° اور عمودی اس کے 25°۔ وہ عمودی محور جسے فاسٹ ایکسس کہا جاتا ہے، اور یہی وہ ہے جو مسائل پیدا کرتا ہے۔

1 کلومیٹر پر، 25° فل اینگل فین ایک بینڈ ہے تقریباً

لمبا۔ سست محور، 9° پر، اسی فاصلے پر تقریباً 160 میٹر چوڑائی میں ہے۔ لہٰذا روشن شدہ فٹ پرنٹ 440 میٹر بائی 160 میٹر ہے - ایک دھاری جو تقریباً تین گنا لمبی ہے جتنی چوڑی، جس کا زیادہ تر حصہ آسمان، زمین، یا دیوار ہے جو آپ کے وصول کنندہ کی طرف نہیں ہے۔

توانائی ضائع نہیں ہوتی، یہ بس اس جگہ پھیل جاتی ہے جہاں آپ اس کا استعمال نہیں کر سکتے۔ 1 mrad میدانِ نظر والا رسیور تقریبا 1 کلومیٹر کے فاصلے پر 1 میٹر کی چوڑائی والے علاقے سے واپسی کو جمع کرتا ہے۔ اگر ٹرانسمیٹر کا نقش 440 میٹر بلند ہے، تو عمودی پنکھے کا تقریبا ایک حصہ 440 میں سے اس علاقے کے اندر آتا ہے۔

فاسٹ-ایکش کولیومیٹر کیا بدلتا ہے

فاسٹ ایکسس کولیومیٹر (FAC) ایک سلنڈر لینس ہے جو فیسٹ سے چند دس مائکرومیٹر کی دوری پر رکھا جاتا ہے۔ یہ فاسٹ ایکسس کو کمپریس کرتا ہے اور سلو ایکسس کو بغیر چھوئے رہنے دیتا ہے۔ ہمارے اپنے حصوں پر، اس اثر کی معلومات ڈیٹا شیٹس میں درج ہے:

1 کلومیٹر پر، فٹ پرنٹ 440 میٹر x 160 میٹر سے 105 میٹر x 160 میٹر تک آجاتا ہے - تقر یباً مربع اور رقبے میں 4.2 گنا چھوٹا۔ چونکہ ایک پھیلے ہوئے ہدف کے لیے واپسی کا سگنل اس طاقت کے تناسب کے برابر ہوتا ہے جو رسیور کے فیلڈ آف ویو میں آتی ہے، لہٰذا بیم کو 4.2 گنا رقبے میں مرکوز کرنے سے واپسی کی طاقت میں 4.2 گنا تک اضافہ ہوتا ہے، جو کہ ایک ہی ڈایوڈ پر تقریباً 2 گنا زیادہ رینج کے برابر ہے۔

یہ ایک لینس کے لیے کافی بڑا فائدہ ہے، اور یہی وجہ ہے کہ ہر سنجیدہ طویل فاصلے کی 905 این ایم ڈیزائن ایک ہم رخ شدہ ڈیزائن ہے۔

منافع کی حد ہوتی ہے۔ ایک بار جب روشن شدہ فٹ پرنٹ وصول کنندہ کے نظر کے دائرے کے فٹ پرنٹ سے چھوٹا ہو جائے، تو مزید توجہ مرکوز کرنا مدد نہیں کرتا: وصول کنندہ پہلے ہی سب روشنی دیکھ رہا ہے جو واپس آتی ہے۔ مفید سوال یہ نہیں ہے کہ "میں بیم کو کتنا تنگ کر سکتا ہوں" بلکہ یہ ہے کہ "کیا میرا ٹرانسمیٹر فٹ پرنٹ وصول کنندہ کے فٹ پرنٹ سے چھوٹا ہے"۔

جب چوڑا بیم درست جواب ہے

• نشانہ لگانے میں غلطی۔ 6° ڈائیورجنس والے ہینڈ ہیلڈ رینج فائنڈر سے 1 کلومیٹر پر 105 میٹر کورج حاصل ہوتا ہے، جو کہ عفو پذیر ہے۔ 1° پر جانے سے اسپاٹ 17 میٹر پر ہوگا - اور صارف کو ایک درجے کے چھوٹے حصے کے اندر نشانہ لگانے کی ضرورت ہوگی۔
• غیر تعاون کرنے والے اہداف۔ ایک تنگ شعاع شاخوں کے درمیان سے گزر سکتی ہے اور ہدف کو بالکل بھی نہیں چھوتی؛ ایک وسیع شعاع اس امکان کو بڑھا دیتی ہے کہ کسی بھی چیز سے جو نظر کے دائرہ میں ہو سگنل واپس آئے۔
• سپیکل اور سنٹلیشن۔ کسی کھردری سطح پر مربوط روشنی سپیکل پیدا کرتی ہے؛ ایک وسیع شعاع ہدف کے زیادہ آزاد حصوں پر اوسط نکالتی ہے، جو واپس آنے والے سگنل کو مستحکم کرتی ہے۔ اس مسئلے کی عکس، جہاں سپیکل کو اوسط لینے کے بجائے دبانا ضروری ہو، مرئی اور RGB لیزر روشنی میں نمٹایا جاتا ہے۔
• آنکھ کی حفاظت، غلط سمت میں۔ کولیمیشن فاصلے سے ماخذ کو چھوٹا دکھاتی ہے۔ ظاہر شدہ ماخذ کا سائز وہ ایک پیرامیٹر ہے جو اجازت شدہ نمائش کو طے کرتا ہے، اور ایک چھوٹا، کولیمیٹیڈ ماخذ ان دو میں سے کم ترین حد رکھتا ہے۔ یہ رینج کے لیے لیزر حفاظتی کلاسز میں شامل ہے: ٹرانسمیٹر کو کولیمیٹ کرنا ختم شدہ مصنوعات کی تصدیق کو مشکل بناتا ہے، آسان نہیں۔

فائبر کپلنگ: وہی مسئلہ، الٹا

ایک لیزر کو فائبر میں کپل کرنا دو نمبروں کو میچ کرنے کی مشق ہے: فائبر کتنی بیم کو رکھ سکتا ہے (اس کا کور قطر ضرب اس کا نمبریکل ایپرچر) اور ڈایوڈ کتنی پیدا کرتا ہے۔

905 این ایم ایج ایمیٹر کا سلو ایکسس، جسے 110 µm پٹی کے طور پر 9° مکمل زاویہ تصور کیا جائے، کا بییم پیرامیٹر پروڈکٹ پہلے ہی تقریباً 4 mm·mrad ہے۔ یہ اس سے بیس گنا زیادہ ہے جو ایک سنگل موڈ فائبر قبول کر سکتا ہے، اس لیے 180 واٹ ایمیٹر کو سنگل موڈ فائبر میں جوڑنا بہتر آپٹکس کا معاملہ نہیں ہے - تقریباً 95٪ طاقت کو ضائع کیے بغیر یہ ناممکن ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ہمارے سنگل موڈ 905 این ایم ماڈیولز 80 mW پر درجہ بندی کیے گئے ہیں، 180 واٹ پر نہیں، اور یہی وجہ ہے کہ ہائی پاور سنگل موڈ سورسز DFBs یا محدود پٹی والے ڈیوائسز ہوتے ہیں نہ کہ وسیع رقبے والے ایمیٹرز۔

ملٹی-موڈ فائبر مختلف ہے۔ ایک 105 µm، 0.22 NA فائبر کا بیم پراپرٹی پروڈکٹ تقریباً 11 mm·mrad ہے، جو ایمیٹر کے 4 mm·mrad سے کافی زیادہ ہے - ایک شرط کے ساتھ۔ عددی ایپرچر کو مکمل زاویہ میں تبدیل کیا جاتا ہے جیسے

خالی تیز محور 25° FWHM پر منتشر ہوتا ہے، جو کسی بھی رواج میں فائبر کے قبولیت زاویہ سے باہر ہے۔ A FAC فائبر جوڑنے کے لیے بہتر بنانے والا عمل نہیں ہے - یہ شرطِ لازمی ہے۔ تیز محور کو 6-8° تک دبانے سے یہ فائبر کے قبولیت زاویہ کے اندر آ جاتا ہے، جس کے بعد 905 nm بار کو 105 µm یا 400 µm کثیر وضعی فائبر میں جوڑا جا سکتا ہے اور دور کے سرے تک پہنچایا جا سکتا ہے۔

تین آرکیٹیکچرز کے درمیان انتخاب

فری اسپیس، کولیمیٹیڈ۔ FAC کے ساتھ ایک ریسیو لینز۔ لمبے فاصلے، ہینڈ ہیلڈ مصنوعات اور کسی بھی چیز کے لیے جو سخت سائز اور لاگت کے بجٹ کے تحت ہو، بہترین۔ 905 nm کے پورے خاندان کی کولیمیٹیڈ ورژن میں دستیابی ہے۔

فائبر سے پہنچایا گیا، ملٹی-موڈ۔ پہلے FAC، پھر 105-400 µm فائبر۔ جب آپٹو الیکٹرانکس آپٹکس کے پاس نہیں بیٹھ سکتے تب اسے استعمال کریں: گھومتا ہوا ہیڈ، بند کی ہوئی انکلوژر، ایک باکس سے فیڈ ہونے والا ملٹی-چینل آلہ۔ آپ کو کپلنگ نقصان ہوتا ہے اور آپ کو میکانیکی آزادی ملتی ہے۔

فائبر-کپل شدہ، سنگل موڈ۔ صرف کم پاور کے لیے - ہماری کیٹلاگ میں چند ملی واٹس سے تقریباً 150 mW تک - لیکن آپ کو ڈیفریکشن-لیمٹڈ بیم ملتا ہے، جو انٹرفیرو میٹری، فائبر سینسنگ اور سنگل-موڈ بیم کومبائننگ کے لیے ضروری ہے۔

واپسی ناپنے پر ایک عملی نوٹ

انحراف کی وضاحتیں ہمارے 905 nm ڈیٹا شیٹس میں FWHM (ادھی زیادہ چوڑائی پر) پر درج ہیں، اور VCSEL ڈیٹا شیٹس میں 1/e² پر۔ عددی ایپرچر اور بیم پراپرٹی پروڈکٹ عموماً 1/e² مقداریں ہوتی ہیں۔ یہ اعداد ایک دوسرے کے متبادل نہیں ہیں، اور 25° FWHM میں مخصوص فاسٹ ایکسس 25° 1/e² کے مقابلے میں کافی وسیع ہے۔ جب آپ چیک کر رہے ہوں کہ آیا بیم فائبر کے قبولیت زاویہ میں فٹ ہوتا ہے، اسے ماپیں، یا موازنہ کے دونوں جانب ایک ہی کنونشن استعمال کریں۔