Referentie voor het selecteren van een single-mode fiberlaser

Referentie voor het selecterensingle-mode fiberlaser
In praktische toepassingen is het kiezen van een geschikte single-modevezellaserVereist een systematische afweging van verschillende parameters om ervoor te zorgen dat de prestaties voldoen aan specifieke toepassingsvereisten, de werkomgeving en budgetbeperkingen. Deze sectie biedt een praktische selectiemethode op basis van vereisten.
Selectiestrategie gebaseerd op toepassingsscenario's
De prestatievereisten voorlasersvariëren aanzienlijk in verschillende toepassingsscenario's. De eerste stap bij de selectie is het verduidelijken van de kernvereisten van de toepassing.
Precisiemateriaalbewerking en micro-nanoproductie: Dergelijke toepassingen omvatten fijnsnijden, boren, het in blokjes snijden van halfgeleiderwafers, markeren op micronniveau en 3D-printen, enz. Ze stellen extreem hoge eisen aan de straalkwaliteit en de grootte van de gefocusseerde spot. Een laser met een M²-factor die zo dicht mogelijk bij 1 ligt (bijvoorbeeld <1,1) dient te worden gekozen. Het uitgangsvermogen moet worden bepaald op basis van de materiaaldikte en de verwerkingssnelheid. Over het algemeen voldoet een vermogen van tientallen tot honderden watts aan de eisen van de meeste microbewerkingen. Qua golflengte is 1064 nm de voorkeurskeuze voor de meeste metaalbewerkingen vanwege de hoge absorptie en de lage kosten per watt laservermogen.
Wetenschappelijk onderzoek en hoogwaardige metingen: Toepassingen zijn onder andere optische pincetten, koude atoomfysica, hoge-resolutiespectroscopie en interferometrie. Deze vakgebieden streven doorgaans naar een extreme monochromaticiteit, frequentiestabiliteit en ruisprestaties van lasers. Modellen met een smalle lijnbreedte (zelfs met een enkele frequentie) en lage ruisintensiteit verdienen prioriteit. De golflengte moet worden geselecteerd op basis van de resonantielijn van een specifiek atoom of molecuul (780 nm wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt voor het koelen van rubidiumatomen). Bias-onderhoudsvermogen is meestal nodig voor interferentie-experimenten. Het benodigde vermogen is over het algemeen niet hoog en enkele honderden milliwatts tot enkele watts zijn vaak voldoende.
Medisch en biotechnologisch: Toepassingen omvatten oogheelkundige chirurgie, huidbehandelingen en fluorescentiemicroscopie. Oogveiligheid staat voorop, dus lasers met golflengtes van 1550 nm of 2 μm, die binnen de oogveiligheidsband vallen, worden vaak gekozen. Voor diagnostische toepassingen moet aandacht worden besteed aan de stabiliteit van het vermogen; voor therapeutische toepassingen moet het juiste vermogen worden gekozen op basis van de behandelingsdiepte en de energiebehoefte. De flexibiliteit van optische transmissie is een groot voordeel in dergelijke toepassingen.
Communicatie en detectie: Glasvezeldetectie, LiDAR en optische ruimtecommunicatie zijn typische toepassingen. Deze scenario's vereisenlaserHoge betrouwbaarheid, omgevingsaanpassing en stabiliteit op lange termijn. De 1550 nm-band is de voorkeurskeuze geworden vanwege het laagste transmissieverlies in optische vezels. Voor coherente detectiesystemen (zoals coherente lidar) is een lineair gepolariseerde laser met een extreem smalle lijnbreedte vereist als lokale oscillator.
2. Prioriteitssortering van sleutelparameters
Gezien de vele parameters kunnen beslissingen worden genomen op basis van de volgende prioriteiten:
Doorslaggevende parameters: Bepaal eerst de golflengte en de kwaliteit van de bundel. De golflengte wordt bepaald door de essentiële eisen van de toepassing (materiaalabsorptie-eigenschappen, veiligheidsnormen, atoomresonantielijnen) en er is doorgaans geen ruimte voor compromissen. De kwaliteit van de bundel bepaalt direct de basishaalbaarheid van de toepassing. Zo is er in de precisiebewerking geen plaats voor lasers met een te hoog M².
Prestatieparameters: Ten tweede, let op het uitgangsvermogen en de lijnbreedte/polarisatie. Het vermogen moet voldoen aan de energiedrempel of efficiëntie-eisen van de toepassing. De lijnbreedte- en polarisatiekarakteristieken worden bepaald op basis van de specifieke technische route van de toepassing (bijvoorbeeld of er sprake is van interferentie of frequentieverdubbeling). Praktische parameters: Ten slotte, houd rekening met stabiliteit (zoals stabiliteit van het uitgangsvermogen op lange termijn), betrouwbaarheid (foutloze werking), volumestroomverbruik, interfacecompatibiliteit en kosten. Deze parameters beïnvloeden de integratiemoeilijkheid en de totale eigendomskosten van de laser in de daadwerkelijke werkomgeving.

3. Selectie en beoordeling tussen single-mode en multi-mode
Hoewel dit artikel zich richt op single-modevezellasersHet is cruciaal om de noodzaak van single-mode fiberlasers bij de daadwerkelijke selectie goed te begrijpen. Wanneer de kernvereisten van een toepassing de hoogste verwerkingsnauwkeurigheid, de kleinste warmte-beïnvloede zone, de ultieme focuscapaciteit of de langste transmissieafstand zijn, is een single-mode fiberlaser de enige juiste keuze. Omgekeerd, als de toepassing voornamelijk dikke plaatlassen, oppervlaktebehandeling van grote oppervlakken of transmissie van hoog vermogen over korte afstanden betreft, en de absolute nauwkeurigheidsvereiste niet hoog is, kunnen multi-mode fiberlasers een economischere en praktischere keuze zijn vanwege hun hogere totale vermogen en lagere kosten.