Tổng quan về Laser sợi quang

1. Định nghĩa và cấu trúc cốt lõi:

  · Laser sợi quang được định nghĩa là loại laser trong đó sợi quang được pha tạp hoạt động như môi trường khuếch đại, phân biệt nó với các hệ thống trong đó tia laser chỉ được ghép thành sợi quang.

  · Thành phần cốt lõi là sợi quang được pha tạp (thường có các ion Yb, Er, Tm) và bộ cộng hưởng quang tích hợp.

2. Công nghệ cốt lõi & Ưu điểm:

  · Phương pháp bơm: Bơm quang bằng điốt laser hoặc laser sợi quang khác.

  · Thành phần chính: Sợi bọc đôi được sử dụng để ghép hiệu quả đèn bơm.

  · Triển khai bộ cộng hưởng: Các phương pháp khác nhau, bao gồm gương cuối, gương vòng sợi và Lưới Bragg sợi (FBG).

  · Ưu điểm chính: Tận dụng các đặc tính ống dẫn sóng của sợi quang, chúng cung cấp chất lượng chùm tia cao, công suất đầu ra cao (CW/xung), hiệu suất cao, quản lý nhiệt tuyệt vời và thiết kế nhỏ gọn.

3. Bước sóng hoạt động và ứng dụng:

  · Dải phổ sơ cấp: Bao phủ các vùng cận hồng ngoại (NIR) đến hồng ngoại trung (MIR).

  · Ứng dụng rộng rãi: Truyền thông sợi quang, y học laser (ví dụ: phẫu thuật, trị liệu), LiDAR, đo phạm vi laser, đóng vai trò là nguồn giống cho laser công suất cao hơn và thống trị thị trường xử lý vật liệu sóng liên tục công suất cao (ví dụ: cắt, hàn, sản xuất bồi đắp).

2. Đặc điểm đầu ra chính của tia Laser

Quá trình khuếch đại mạch lạc mang lại cho ánh sáng laser một tập hợp đặc tính duy nhất có liên quan với nhau nhằm xác định tính phù hợp của nó cho các ứng dụng khác nhau.

1. Bước sóng:

  · Được xác định bởi sự chuyển đổi mức năng lượng của môi trường khuếch đại.

  · Các tia laser hiện có bao phủ phổ rộng từ tia cực tím (UV) đến hồng ngoại xa (FIR), bao gồm cả hệ thống chuyên dụng cho tia X mềm.

  · Tính linh hoạt của bước sóng thông qua kỹ thuật chuyển đổi tần số cho phép phủ sóng từ các ứng dụng bước sóng ngắn (in thạch bản) đến bước sóng dài (quang phổ).

2. Tăng băng thông:

  · Phạm vi bước sóng (tần số) mà môi trường khuếch đại cung cấp khả năng khuếch đại.

  · Khác nhau rất nhiều: Laser khí (ví dụ HeNe) có băng thông rất hẹp (~GHz), trong khi laser trạng thái rắn (ví dụ Ti:Sapphire) có băng thông cực rộng (>100 THz).

  · Băng thông có thể sử dụng thực tế cũng bị ảnh hưởng bởi tổn thất hệ thống và thiết kế khoang.

3. Tính đơn sắc (Băng thông quang phổ):

  · Đề cập đến độ tinh khiết quang phổ hoặc độ rộng đường truyền của đầu ra laser.

  · Được xác định chung bởi băng thông khuếch đại và thuộc tính chọn chế độ của bộ cộng hưởng.

  · Khoảng cách chế độ dọc là Δν = c/(2nL). Nhiều chế độ theo chiều dọc có thể dao động trong phạm vi băng thông khuếch đại.

  · Đạt được hoạt động ở chế độ dọc đơn (độ đơn sắc cao): rút ngắn khoang (tăng Δν) hoặc chèn các phần tử chọn lọc tần số trong khoang (ví dụ: etalon).

  · Quan trọng đối với các ứng dụng như viễn thám, quang phổ và tiêu chuẩn tần số.

4. Hồ sơ không gian và thời gian:

  · Cấu hình không gian (Chế độ ngang): Được xác định bởi khoang laser. TEM?? chế độ cơ bản (chùm Gaussian) là lý tưởng, mang lại độ phân kỳ nhỏ nhất và khả năng lấy nét tốt nhất.

  · Hồ sơ tạm thời:

    · Sóng liên tục (CW): Công suất đầu ra ổn định.

    · Hoạt động xung: Đầu ra là một chuỗi xung, được đặc trưng bởi độ rộng xung (μs, ns, ps, fs) và tốc độ lặp lại (Hz). Cần thiết cho các ứng dụng đòi hỏi công suất đỉnh cao.

5. Trực chuẩn (Độ phân kỳ thấp):

  · Chùm tia laser có tính định hướng cao với độ phân kỳ rất thấp, đặc biệt là TEM?? cách thức.

  · Sự chuẩn trực cao này cho phép truyền đi khoảng cách xa (ví dụ: phạm vi mặt trăng) và cho phép chùm tia tập trung đến một điểm hạn chế nhiễu xạ, tạo ra mật độ năng lượng cực cao cho kính hiển vi, gia công vi mô, quang học phi tuyến và in thạch bản.

6. Công suất đầu ra:

  · Công suất trung bình: Cung cấp trực tiếp cho laser CW; đối với laser xung, đó là (Năng lượng xung × Tốc độ lặp lại).

  · Công suất cực đại: Cực kỳ quan trọng đối với laser xung, bằng (Năng lượng xung / Thời lượng xung). Ngay cả với công suất trung bình vừa phải, các xung siêu ngắn có thể mang lại công suất cực đại cực cao (ví dụ: mức GW).

  · Điểm mạnh chính của tia laser là tập trung công suất/năng lượng cao vào một vùng không gian rất nhỏ (điểm nhỏ) và/hoặc thời gian (xung) ngắn, dẫn đến cường độ hoặc độ chói đặc biệt.

7. Tính mạch lạc:

  · Xuất phát từ bản chất nhân bản của các photon phát xạ kích thích, có quan hệ pha cố định.

  · Sự kết hợp tạm thời: Liên quan trực tiếp đến tính đơn sắc (độ rộng đường truyền). Độ rộng đường truyền hẹp hơn ngụ ý độ dài kết hợp dài hơn. Cần thiết cho giao thoa kế và hình ảnh ba chiều.

  · Sự kết hợp không gian: Đề cập đến mối quan hệ pha giữa các điểm khác nhau trên mặt sóng của chùm tia; laser chất lượng cao thể hiện sự gắn kết không gian cao.

   Sản xuất và bảo trì laser sợi quang cần một thiết bị quan trọng - máy ghép sợi quang, sự liên kết và độ ổn định của máy ghép nhiệt hạch sẽ là điểm mấu chốt của công suất đầu ra và kiểm soát nhiệt của laser sợi quang. Shinho cung cấp máy hàn nhiệt hạch dòng S27 và S37 chất lượng tốt nhất để giúp khách hàng có được một thiết bị đáng tin cậy.