Tài liệu tham khảo để lựa chọn laser sợi quang đơn mode

Tài liệu tham khảo để lựa chọnlaser sợi quang đơn mode
Trong các ứng dụng thực tế, việc lựa chọn một chế độ đơn phù hợp là rất quan trọng.laser sợi quangViệc này đòi 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 hoạt động và hạn chế về ngân sách. Phần này sẽ cung cấp một phương pháp lựa chọn thực tiễn dựa trên các yêu cầu.
Chiến lược lựa chọn dựa trên các kịch bản ứng dụng
Các yêu cầu về hiệu suất đối vớitia laserCác yếu tố này thay đổi đáng kể tùy thuộc vào các kịch bản ứng dụng khác nhau. 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 vi mô-nano: Các ứng dụng này bao gồm cắt gọt tinh xảo, khoan, cắt lát bán dẫn, khắc dấu ở cấp độ micron và in 3D, v.v. Chúng đòi hỏi chất lượng chùm tia và kích thước điểm hội tụ cực kỳ cao. Nên chọn laser có hệ số M² càng gần 1 càng tốt (ví dụ: <1,1). Công suất đầu ra cần được xác định dựa trên độ dày vật liệu và tốc độ gia công. Nói chung, công suất từ ​​vài chục đến vài trăm watt có thể đáp ứng yêu cầu của hầu hết các quy trình vi mô. 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 thấp trên mỗi watt công suất laser.
Nghiên cứu khoa học và đo lường cao cấp: Các kịch bản ứng dụng bao gồm kẹp quang học, vật lý nguyên tử lạnh, quang phổ độ phân giải cao và giao thoa kế. Các lĩnh vực này thường theo đuổi độ đơn sắc, độ ổn định tần số và hiệu suất nhiễu của laser một cách cực kỳ cao. Các mẫu có độ rộng vạch hẹp (thậm chí là 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 lạnh các nguyên tử rubidium). Đầu ra duy trì điện áp phân cực thường cần thiết cho các thí nghiệm giao thoa. Yêu cầu về công suất nói chung 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 các 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, cần lựa chọn công suất phù hợp dựa trên độ sâu điều trị và yêu 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 trong không gian là những ứng dụng điển hình. Những kịch bản này đòi hỏi...tia laserĐể có độ tin cậy cao, khả năng thích ứng với môi trường và độ ổn định lâu dài, dải bước sóng 1550nm đã trở thành lựa chọn ưu tiên do tổn hao truyền dẫn thấp nhất trong sợi quang. Đối với các hệ thống phát hiện đồng bộ (như lidar đồng bộ), cần có laser phân cực tuyến tính với độ rộng vạch cực hẹp làm bộ dao động cục bộ.
2. Sắp xếp ưu tiên các tham số chính
Trước vô số biến số, quyết định có thể được đưa ra dựa trên các ưu tiên sau:
Các thông số quyết định: Trước tiên, cần 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 của vật liệu, tiêu chuẩn an toàn, các vạch cộng hưởng nguyên tử), và thường không có chỗ cho sự thỏa hiệp. Chất lượng chùm tia quyết định trực tiếp tính khả thi cơ bản của ứng dụng. Ví dụ, gia công chính xác không thể chấp nhận laser có M² quá cao.
Các thông số hiệu năng: Thứ hai, cần chú ý đến công suất đầu ra và độ rộng vạch/phân cực. Công suất phải đáp ứng ngưỡng năng lượng hoặc yêu cầu hiệu suất của ứng dụng. Đặc tính độ rộng vạch và phân cực được xác định dựa trên lộ trình kỹ thuật cụ thể của ứng dụng (ví dụ: có liên quan đến nhiễu hoặc nhân đôi tần số hay không). Các thông số thực tiễn: Cuối cùng, cần xem xét độ ổn định (chẳng hạn như độ ổn định công suất đầu ra lâu dài), độ tin cậy (thời gian hoạt động không lỗi), công suất tiêu thụ, 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 quangĐiều quan trọng là phải hiểu rõ sự cần thiết của việc lựa chọn laser sợi quang đơn mode trong quá trình lựa chọn thực tế. Khi các yêu cầu cốt lõi của một ứng dụng là độ chính xác gia công cao nhất, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ nhất, khả năng hội tụ tối ưu hoặc khoảng cách truyền dẫn xa nhất, thì laser sợi quang đơn mode là lựa chọn duy nhất đúng đắn. 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 ở khoảng cách ngắn, và yêu cầu về 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 do tổng công suất cao hơn và chi phí thấp hơn.