Viite valintaanyksimuotoinen kuitulaser
Käytännön sovelluksissa sopivan yksimuotoisenkuitulaseredellyttää eri parametrien systemaattista punninta sen varmistamiseksi, että sen suorituskyky vastaa tiettyjä sovellusvaatimuksia, toimintaympäristöä ja budjettirajoituksia. Tässä osiossa esitetään käytännöllinen valintamenetelmä, joka perustuu vaatimuksiin.
Valintastrategia sovellusskenaarioiden perusteella
Suorituskykyvaatimukset kohteellelaseritvaihtelevat merkittävästi eri sovellustilanteissa. Ensimmäinen askel valinnassa on selventää sovelluksen ydinvaatimukset.
Tarkkuusmateriaalien käsittely ja mikro-nanovalmistus: Tällaisia sovelluksia ovat hienoleikkaus, poraus, puolijohdekiekkojen paloittelu, mikronitason merkintä ja 3D-tulostus jne. Niillä on erittäin korkeat vaatimukset säteen laadulle ja fokusoidulle pistekoolle. Laser, jonka M²-kerroin on mahdollisimman lähellä 1:tä (kuten <1,1), tulisi valita. Lähtöteho on määritettävä materiaalin paksuuden ja käsittelynopeuden perusteella. Yleensä kymmenistä satoihin watteihin ulottuva teho voi täyttää useimpien mikroprosessointien vaatimukset. Aallonpituuden suhteen 1064 nm on ensisijainen valinta useimpiin metallimateriaalien käsittelyyn sen korkean absorptioasteen ja alhaisten lasertehowattikohtaisten kustannusten vuoksi.
Tieteellinen tutkimus ja huippuluokan mittaukset: Sovellusskenaarioita ovat optiset pinsetit, kylmäatomifysiikka, korkean resoluution spektroskopia ja interferometria. Näillä aloilla pyritään yleensä äärimmäisen tarkasti lasereiden monokromaattisuuteen, taajuusvakauteen ja kohinaominaisuuksiin. Etusijalle tulisi asettaa mallit, joilla on kapea viivanleveys (jopa yksi taajuus) ja matala kohina. Aallonpituus tulisi valita tietyn atomin tai molekyylin resonanssiviivan perusteella (esimerkiksi 780 nm:ää käytetään yleisesti rubidiumatomien jäähdyttämiseen). Interferenssikokeissa tarvitaan yleensä bias-ylläpitotehoa. Tehontarve ei yleensä ole suuri, ja usein riittää muutamasta sadasta milliwatista useisiin watteihin.
Lääketiede ja biotekniikka: Sovelluksia ovat silmäkirurgia, ihonhoito ja fluoresenssimikroskopiakuvantaminen. Silmien turvallisuus on ensisijainen huomio, joten usein valitaan 1550 nm:n tai 2 μm:n aallonpituisia lasereita, jotka ovat silmien turvallisuusalueella. Diagnostisissa sovelluksissa on kiinnitettävä huomiota tehon vakauteen. Terapeuttisissa sovelluksissa sopiva teho tulee valita hoitosyvyyden ja energiantarpeen perusteella. Optisen siirron joustavuus on merkittävä etu tällaisissa sovelluksissa.
Viestintä ja sensorointi: Kuituoptinen sensorointi, liDAR ja avaruusoptinen kommunikointi ovat tyypillisiä sovelluksia. Nämä skenaariot vaativatlaseron erittäin luotettava, ympäristöystävällinen ja pitkäaikainen vakaus. 1550 nm:n kaistasta on tullut ensisijainen valinta optisten kuitujen alhaisimpien läpäisyhäviöiden vuoksi. Koherenttien ilmaisujärjestelmien (kuten koherentin lidarin) osalta paikallisoskillaattorina tarvitaan lineaarisesti polarisoitu laser, jolla on erittäin kapea viivanleveys.
2. Keskeisten parametrien priorisointi
Lukuisten parametrien edessä päätöksiä voidaan tehdä seuraavien prioriteettien perusteella:
Ratkaisevat parametrit: Ensin määritetään aallonpituus ja säteen laatu. Aallonpituus määräytyy sovelluksen olennaisten vaatimusten (materiaalin absorptio-ominaisuudet, turvallisuusstandardit, atomien resonanssiviivat) perusteella, eikä yleensä ole varaa kompromisseihin. Säteen laatu määrää suoraan sovelluksen perustoteutettavuuden. Esimerkiksi tarkkuuskoneistuksessa ei voida käyttää lasereita, joilla on liian suuri M².
Suorituskykyparametrit: Toiseksi, kiinnitä huomiota lähtötehoon ja viivan leveyteen/polarisaatioon. Tehon on täytettävä sovelluksen energiakynnys tai hyötysuhdevaatimukset. Viivan leveys- ja polarisaatio-ominaisuudet määräytyvät sovelluksen teknisen reitin perusteella (kuten onko kyseessä häiriöt tai taajuuden kaksinkertaistuminen). Käytännön parametrit: Lopuksi, ota huomioon vakaus (kuten pitkän aikavälin lähtötehon vakaus), luotettavuus (häiriötön käyttöaika), virrankulutus, rajapintojen yhteensopivuus ja kustannukset. Nämä parametrit vaikuttavat laserin integrointivaikeuksiin ja kokonaiskustannuksiin todellisessa työympäristössä.
3. Yksimuotoisen ja monimuotoisen tilan valinta ja arviointi
Vaikka tämä artikkeli keskittyy yksimuotoisiinkuitulaseritOn ratkaisevan tärkeää ymmärtää selvästi yksimuotoisen laserin valinnan tärkeys varsinaisessa valinnassa. Kun sovelluksen ydinvaatimukset ovat paras prosessointitarkkuus, pienin lämpövaikutusalue, paras mahdollinen tarkennuskyky tai pisin siirtoetäisyys, yksimuotoinen kuitulaser on ainoa oikea valinta. Toisaalta, jos sovellus sisältää pääasiassa paksujen levyjen hitsausta, laaja-alaista pintakäsittelyä tai lyhyitä matkoja suurtehosiirtoa, eikä absoluuttinen tarkkuusvaatimus ole korkea, monimuotokuitulaserit voivat olla taloudellisempi ja käytännöllisempi valinta niiden suuremman kokonaistehon ja alhaisempien kustannusten ansiosta.
Julkaisuaika: 12.11.2025