Fiber Lazerlere Genel Bakış

1. Temel Tanım ve Yapı:

  · Bir fiber lazer, katkılı optik fiberin kendisinin kazanç ortamı olarak görev yaptığı bir lazer olarak tanımlanır ve bu, onu lazerin yalnızca bir fibere bağlandığı sistemlerden ayırır.

  · Çekirdek bileşenler katkılı fiber (genellikle Yb, Er, Tm iyonları ile) ve entegre bir optik rezonatörden oluşur.

2. Temel Teknolojiler ve Avantajlar:

  · Pompalama Yöntemi: Lazer diyotlar veya diğer fiber lazerler tarafından optik olarak pompalanır.

  · Anahtar Bileşen: Pompa ışığının etkili bir şekilde bağlanması için çift kaplı fiberler kullanılır.

  · Rezonatör Uygulaması: Uç aynalar, fiber döngü aynaları ve Fiber Bragg Izgaraları (FBG'ler) dahil olmak üzere çeşitli yöntemler.

  · Temel Avantajlar: Optik fiberlerin dalga kılavuzu özelliklerinden yararlanarak, yüksek ışın kalitesi, yüksek çıkış gücü kapasitesi (CW/darbeli), yüksek verimlilik, mükemmel termal yönetim ve kompakt tasarım sunarlar.

3. Çalışma Dalga Boyları ve Uygulamaları:

  · Birincil Spektral Aralık: Yakın kızılötesinden (NIR) orta kızılötesine (MIR) kadar olan bölgeleri kapsar.

  · Geniş Uygulamalar: Fiber optik iletişim, lazer tıbbı (örneğin cerrahi, terapi), LiDAR, lazer ölçüm, daha yüksek güçlü lazerler için tohum kaynağı olarak hizmet etme ve yüksek güçlü sürekli dalga malzeme işleme pazarına hakim olma (örneğin kesme, kaynaklama, katmanlı imalat).

2. Lazerlerin Temel Çıkış Özellikleri

Tutarlı amplifikasyon süreci, lazer ışığına, çeşitli uygulamalara uygunluğunu belirleyen, birbiriyle ilişkili benzersiz bir dizi özellik kazandırır.

1. Dalga Boyu:

  · Kazanç ortamının enerji seviyesi geçişleriyle belirlenir.

  · Mevcut lazerler, yumuşak X-ışınları için özel sistemler de dahil olmak üzere ultraviyoleden (UV) uzak kızılötesine (FIR) kadar geniş bir spektrumu kapsamaktadır.

  · Frekans dönüştürme teknikleri aracılığıyla dalga boyu esnekliği, kısa dalga boyundan (litografi) uzun dalga boyuna (spektroskopi) kadar uzanan uygulamaların kapsamını mümkün kılar.

2. Bant Genişliği Kazanın:

  · Kazanç ortamının amplifikasyon sağladığı dalga boyu (frekans) aralığı.

  · Büyük ölçüde değişir: Gaz lazerleri (örneğin, HeNe) çok dar bant genişliklerine (~GHz) sahipken, katı hal lazerleri (örneğin, Ti:Sapphire) son derece geniş bant genişliklerine (>100 THz) sahiptir.

  · Pratik olarak kullanılabilen bant genişliği aynı zamanda sistem kayıplarından ve boşluk tasarımından da etkilenir.

3. Tek Renklilik (Spektral Bant Genişliği):

  · Lazer çıkışının spektral saflığını veya çizgi genişliğini ifade eder.

  · Kazanç bant genişliği ve rezonatörün mod seçme özellikleri tarafından ortaklaşa belirlenir.

  · Boyuna mod aralığı Δν = c/(2nL)'dir. Kazanç bant genişliği içerisinde çoklu uzunlamasına modlar salınabilir.

  · Tek uzunlamasına modda çalışmanın sağlanması (yüksek monokromatiklik): boşluğun kısaltılması (Δν'nın arttırılması) veya boşluk içi frekans seçici elemanların eklenmesi (örneğin, etalonlar).

  · Uzaktan algılama, spektroskopi ve frekans standartları gibi uygulamalar için çok önemlidir.

4. Mekansal ve Zamansal Profil:

  · Uzamsal Profil (Enine Mod): Lazer boşluğu tarafından belirlenir. TEM mi? temel mod (Gauss ışını) idealdir, en küçük sapmayı ve en iyi odaklanabilirliği sunar.

  · Geçici Profil:

    · Sürekli Dalga (CW): Kararlı çıkış gücü.

    · Darbeli Çalışma: Çıkış, darbe genişliği (μs, ns, ps, fs) ve tekrarlama hızı (Hz) ile karakterize edilen bir darbe dizisidir. Yüksek tepe gücü gerektiren uygulamalar için gereklidir.

5. Kolimasyon (Düşük Iraksama):

  · Lazer ışınları çok düşük sapmayla oldukça yönlüdür, özellikle TEM?? modu.

  · Bu yüksek kolimasyon, uzun mesafeli iletim sağlar (örneğin, ay menzili) ve ışının kırınım sınırlı bir noktaya odaklanmasına izin vererek mikroskopi, mikro işleme, doğrusal olmayan optik ve litografi için son derece yüksek güç yoğunlukları üretir.

6. Çıkış Gücü:

  · Ortalama Güç: Doğrudan CW lazerler için verilir; darbeli lazerler için (Darbe Enerjisi × Tekrarlama Hızı) şeklindedir.

  · Tepe Gücü: Darbeli lazerler için kritik öneme sahiptir, (Darbe Enerjisi / Darbe Süresi)'ye eşittir. Orta düzeyde ortalama güçte bile ultra kısa darbeler son derece yüksek tepe gücü (örneğin, GW seviyeleri) sağlayabilir.

  · Lazerlerin temel gücü, yüksek güç/enerjinin çok küçük bir uzaysal alanda (küçük nokta) ve/veya kısa sürede (darbe) yoğunlaşması ve bunun sonucunda olağanüstü yoğunluk veya parlaklık elde edilmesidir.

7. Tutarlılık:

  · Uyarılmış emisyon fotonlarının klonlanmış doğasından kaynaklanır ve sabit faz ilişkilerine sahiptir.

  · Zamansal Tutarlılık: Tek renklilikle (çizgi genişliği) doğrudan ilişkilidir. Daha dar çizgi genişliği daha uzun tutarlılık uzunluğu anlamına gelir. İnterferometri ve holografi için gereklidir.

  · Uzamsal Tutarlılık: Işının dalga cephesi boyunca farklı noktalar arasındaki faz ilişkisini ifade eder; yüksek kaliteli lazerler yüksek uzaysal tutarlılık sergiler.

   Fiber lazer üretimi ve bakımı önemli bir cihaza ihtiyaç duyar - fiber optik füzyon birleştirici, füzyon birleştiricinin hizalanması ve stabilitesi, fiber lazerlerin çıkış gücü ve ısı kontrolünün kilit noktası olacaktır. Shinho, müşterilerin güvenilir bir cihaz edinmelerine yardımcı olmak için en kaliteli füzyon birleştirici, S27 ve S37 serisini sunuyor.