Tài liệu tham khảo để lựa chọnlaser sợi quang đơn mode
Trong các ứng dụng thực tế, việc lựa chọn chế độ đơn phù hợplaser sợi quangđòi hỏi phải cân nhắc một cách có hệ thống các thông số khác nhau để đảm bảo hiệu suất của nó phù hợp với các yêu cầu ứng dụng cụ thể, môi trường vận hành và hạn chế ngân sách. Phần này sẽ cung cấp phương pháp lựa chọn thực tế dựa trên các yêu cầu.
Chiến lược lựa chọn dựa trên các tình huống ứng dụng
Các yêu cầu về hiệu suất chotia laserthay đổi đáng kể tùy theo từng tình huống ứng dụng. Bước đầu tiên trong việc lựa chọn là làm rõ các yêu cầu cốt lõi của ứng dụng.
Gia công vật liệu chính xác và sản xuất micro-nano: Các ứng dụng này bao gồm cắt mịn, khoan, cắt wafer bán dẫn, đánh dấu ở cấp độ micron và in 3D, v.v. Chúng có yêu cầu cực kỳ cao về chất lượng chùm tia và kích thước điểm hội tụ. Nên chọn laser có hệ số M² càng gần 1 càng tốt (chẳng hạn như <1,1). Công suất đầu ra cần được xác định dựa trên độ dày vật liệu và tốc độ xử lý. Nhìn chung, công suất từ hàng chục đến hàng trăm watt có thể đáp ứng các yêu cầu của hầu hết các quy trình vi xử lý. Về bước sóng, 1064nm là lựa chọn ưu tiên cho hầu hết các quy trình gia công vật liệu kim loại do tỷ lệ hấp thụ cao và chi phí trên mỗi watt công suất laser thấp.
Nghiên cứu khoa học và đo lường cao cấp: Các ứng dụng bao gồm nhíp quang học, vật lý nguyên tử lạnh, quang phổ độ phân giải cao và giao thoa kế. Các lĩnh vực này thường theo đuổi tính đơn sắc, độ ổn định tần số và hiệu suất nhiễu của laser. Các mô hình có độ rộng vạch phổ hẹp (ngay cả tần số đơn) và nhiễu cường độ thấp nên được ưu tiên. Bước sóng nên được lựa chọn dựa trên vạch cộng hưởng của một nguyên tử hoặc phân tử cụ thể (ví dụ, 780nm thường được sử dụng để làm mát các nguyên tử rubidi). Đầu ra duy trì độ lệch thường là cần thiết cho các thí nghiệm giao thoa. Yêu cầu về công suất thường không cao, và vài trăm miliwatt đến vài watt thường là đủ.
Y tế và công nghệ sinh học: Các ứng dụng bao gồm phẫu thuật nhãn khoa, điều trị da và chụp ảnh hiển vi huỳnh quang. An toàn cho mắt là yếu tố quan trọng hàng đầu, vì vậy laser có bước sóng 1550nm hoặc 2μm, nằm trong dải an toàn cho mắt, thường được lựa chọn. Đối với các ứng dụng chẩn đoán, cần chú ý đến độ ổn định công suất; đối với các ứng dụng điều trị, nên lựa chọn công suất phù hợp dựa trên độ sâu điều trị và nhu cầu năng lượng. Tính linh hoạt của truyền dẫn quang học là một lợi thế lớn trong các ứng dụng này.
Truyền thông và Cảm biến: Cảm biến sợi quang, LiDAR và truyền thông quang học không gian là những ứng dụng điển hình. Các tình huống này yêu cầutia laserđể có độ tin cậy cao, khả năng thích ứng với môi trường và độ ổn định lâu dài. Băng tần 1550nm đã trở thành lựa chọn ưu tiên nhờ suy hao truyền dẫn thấp nhất trong sợi quang. Đối với các hệ thống phát hiện đồng bộ (chẳng hạn như lidar đồng bộ), cần có laser phân cực tuyến tính với độ rộng vạch phổ cực hẹp làm bộ dao động cục bộ.
2. Sắp xếp thứ tự ưu tiên các tham số chính
Khi đối mặt với nhiều thông số, các quyết định có thể được đưa ra dựa trên các ưu tiên sau:
Các thông số quyết định: Đầu tiên, hãy xác định bước sóng và chất lượng chùm tia. Bước sóng được xác định bởi các yêu cầu thiết yếu của ứng dụng (đặc tính hấp thụ vật liệu, tiêu chuẩn an toàn, vạch cộng hưởng nguyên tử), và thường không có chỗ cho sự thỏa hiệp. Chất lượng chùm tia quyết định trực tiếp đến tính khả thi cơ bản của ứng dụng. Ví dụ, gia công chính xác không thể chấp nhận laser có M² quá cao.
Thông số hiệu suất: Thứ hai, hãy chú ý đến công suất đầu ra và độ rộng đường truyền/phân cực. Công suất phải đáp ứng ngưỡng năng lượng hoặc yêu cầu hiệu suất của ứng dụng. Đặc tính độ rộng đường truyền và phân cực được xác định dựa trên lộ trình kỹ thuật cụ thể của ứng dụng (chẳng hạn như có sự can thiệp của nhiễu hay nhân đôi tần số hay không). Thông số thực tế: Cuối cùng, hãy xem xét tính ổn định (chẳng hạn như độ ổn định công suất đầu ra dài hạn), độ tin cậy (thời gian hoạt động không lỗi), mức tiêu thụ điện năng, khả năng tương thích giao diện và chi phí. Các thông số này ảnh hưởng đến độ khó tích hợp và tổng chi phí sở hữu của laser trong môi trường làm việc thực tế.
3. Lựa chọn và đánh giá giữa chế độ đơn và chế độ đa
Mặc dù bài viết này tập trung vào chế độ đơnlaser sợi quang, điều quan trọng là phải hiểu rõ sự cần thiết của việc lựa chọn chế độ đơn trong quá trình lựa chọn thực tế. Khi các yêu cầu cốt lõi của một ứng dụng là độ chính xác xử lý cao nhất, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ nhất, khả năng hội tụ tối ưu hoặc khoảng cách truyền dẫn dài nhất, laser sợi quang đơn mode là lựa chọn duy nhất phù hợp. Ngược lại, nếu ứng dụng chủ yếu liên quan đến hàn tấm dày, xử lý bề mặt diện tích lớn hoặc truyền dẫn công suất cao khoảng cách ngắn, và yêu cầu độ chính xác tuyệt đối không cao, thì laser sợi quang đa mode có thể trở thành lựa chọn kinh tế và thiết thực hơn nhờ tổng công suất cao hơn và chi phí thấp hơn.
Thời gian đăng: 12-11-2025