نظرة عامة على ألياف الليزر

1. التعريف الأساسي والهيكل:

  · يتم تعريف ليزر الألياف على أنه ليزر حيث تعمل الألياف الضوئية المخدرة نفسها كوسيط كسب، مما يميزها عن الأنظمة التي يقترن فيها الليزر فقط بالألياف.

  · المكونات الأساسية هي الألياف المنشطات (عادة مع أيونات Yb، Er، Tm) ومرنان بصري متكامل.

2. التقنيات والمزايا الأساسية:

  · طريقة الضخ: يتم ضخه بصرياً بواسطة صمامات ليزرية أو ألياف ليزر أخرى.

  · المكون الرئيسي: يتم استخدام ألياف مزدوجة الكسوة للاقتران الفعال لضوء المضخة.

  · تنفيذ الرنان: طرق مختلفة، بما في ذلك المرايا الطرفية، ومرايا حلقة الألياف، وشبكات الألياف الضوئية (FBGs).

  · المزايا الرئيسية: الاستفادة من خصائص الدليل الموجي للألياف الضوئية، فهي توفر جودة شعاع عالية، وقدرة عالية على إنتاج الطاقة (CW/نبض)، وكفاءة عالية، وإدارة حرارية ممتازة، وتصميم مضغوط.

3. أطوال موجات التشغيل والتطبيقات:

  · النطاق الطيفي الأساسي: يغطي مناطق الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) إلى مناطق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR).

  · تطبيقات واسعة: اتصالات الألياف الضوئية، والطب بالليزر (مثل الجراحة والعلاج)، وتقنية LiDAR، ومدى الليزر، التي تعمل كمصادر أولية لأشعة الليزر ذات الطاقة العالية، وتهيمن على سوق معالجة المواد ذات الموجة المستمرة عالية الطاقة (على سبيل المثال، القطع واللحام والتصنيع الإضافي).

2. خصائص الإخراج الرئيسية لليزر

تمنح عملية التضخيم المتماسكة ضوء الليزر مجموعة فريدة من الخصائص المترابطة التي تحدد مدى ملاءمته لمختلف التطبيقات.

1. الطول الموجي:

  · يتم تحديده من خلال التحولات في مستوى الطاقة لوسط الكسب.

  · تغطي أجهزة الليزر الحالية نطاقاً واسعاً من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء البعيدة، بما في ذلك الأنظمة المتخصصة للأشعة السينية الناعمة.

  · تتيح مرونة الطول الموجي عبر تقنيات تحويل التردد التغطية من تطبيقات الطول الموجي القصير (الطباعة الحجرية) إلى تطبيقات الطول الموجي الطويل (التحليل الطيفي).

2. الحصول على عرض النطاق الترددي:

  · نطاق الأطوال الموجية (الترددات) التي يوفر وسط الكسب من خلالها التضخيم.

  · يختلف بشكل كبير: ليزرات الغاز (مثل HeNe) لها نطاق ترددي ضيق للغاية (~ جيجا هرتز)، في حين أن ليزر الحالة الصلبة (مثل Ti:Sapphire) لها نطاق ترددي واسع للغاية (> 100 هرتز).

  · يتأثر عرض النطاق الترددي القابل للاستخدام عمليًا أيضًا بفقدان النظام وتصميم التجويف.

3. أحادية اللون (عرض النطاق الترددي الطيفي):

  · يشير إلى النقاء الطيفي أو عرض الخط لمخرج الليزر.

  · يتم تحديدها بشكل مشترك من خلال عرض النطاق الترددي للكسب وخصائص اختيار الوضع للمرنان.

  · تباعد الوضع الطولي هو Δν = c/(2nL). يمكن أن تتأرجح الأوضاع الطولية المتعددة ضمن عرض نطاق الكسب.

  · تحقيق عملية وضع طولي واحد (أحادية اللون عالية): تقصير التجويف (زيادة Δν)، أو إدخال عناصر انتقائية للتردد داخل التجويف (على سبيل المثال، etalons).

  · حاسم لتطبيقات مثل الاستشعار عن بعد، والتحليل الطيفي، ومعايير التردد.

4. الملف المكاني والزماني:

  · الملف المكاني (الوضع العرضي): يتم تحديده بواسطة تجويف الليزر. تيم؟؟ يعد الوضع الأساسي (شعاع غاوسي) مثاليًا، حيث يوفر أصغر اختلاف وأفضل إمكانية للتركيز.

  · الملف الزمني:

    · الموجة المستمرة (CW): إنتاج الطاقة المستقر.

    · العملية النبضية: الخرج عبارة عن قطار من النبضات، يتميز بعرض النبضة (μs، ns، ps، fs) ومعدل التكرار (هرتز). ضروري للتطبيقات التي تتطلب طاقة ذروة عالية.

5. الموازاة (التباعد المنخفض):

  · أشعة الليزر اتجاهية للغاية مع تباعد منخفض جداً، وخاصة TEM؟؟ وضع.

  · يتيح هذا الموازاة العالية النقل لمسافات طويلة (على سبيل المثال، المدى القمري) ويسمح بتركيز الشعاع على نقطة محدودة الحيود، مما يولد كثافة طاقة عالية للغاية للفحص المجهري، والتصنيع الدقيق، والبصريات غير الخطية، والطباعة الحجرية.

6. انتاج الطاقة:

  · متوسط ​​الطاقة: تعطى مباشرة لليزر CW؛ أما بالنسبة لليزر النبضي فهو (طاقة النبض × معدل التكرار).

  · الطاقة القصوى: ذات أهمية بالغة لليزر النبضي، وتساوي (طاقة النبض / مدة النبض). وحتى مع متوسط ​​قدرة معتدلة، يمكن للنبضات فائقة القصر أن تولد قدرة ذروة عالية للغاية (مثل مستويات GW).

  · القوة الرئيسية لليزر هي تركيز الطاقة/الطاقة العالية في منطقة مكانية صغيرة جدًا (بقعة صغيرة) و/أو وقت قصير (نبض)، مما يؤدي إلى كثافة أو إشعاع استثنائي.

7. التماسك:

  · ينبع من الطبيعة المستنسخة لفوتونات الانبعاث المحفزة، التي تمتلك علاقات طورية ثابتة.

  · التماسك الزمني: يرتبط مباشرة بأحادية اللون (عرض الخط). عرض الخط الأضيق يعني طول تماسك أطول. ضروري لقياس التداخل والتصوير المجسم.

  · التماسك المكاني: يشير إلى العلاقة الطورية بين النقاط المختلفة عبر واجهة موجة الحزمة. تظهر أشعة الليزر عالية الجودة تماسكًا مكانيًا عاليًا.

   يحتاج إنتاج الألياف الليزرية وصيانتها إلى جهاز مهم - جهاز الربط بالألياف الضوئية، وستكون محاذاة واستقرار جهاز الربط الانصهار هي النقطة الأساسية لطاقة الخرج والتحكم في حرارة ليزر الألياف. تقدم Shinho أفضل أجهزة الربط، وسلسلة S27 وS37 لمساعدة العملاء في الحصول على جهاز موثوق.