Referència per a la selecció de làser de fibra monomodal

Referència per a la selecciólàser de fibra monomodal
En aplicacions pràctiques, l'elecció d'un monomode adequatlàser de fibrarequereix una ponderació sistemàtica de diversos paràmetres per garantir que el seu rendiment s'adapti als requisits específics de l'aplicació, l'entorn operatiu i les restriccions pressupostàries. Aquesta secció proporcionarà una metodologia de selecció pràctica basada en els requisits.
Estratègia de selecció basada en escenaris d'aplicació
Els requisits de rendiment per alàsersvarien significativament entre els diferents escenaris d'aplicació. El primer pas en la selecció és aclarir les demandes bàsiques de l'aplicació.
Processament de materials de precisió i fabricació de micro-nano: aquestes aplicacions inclouen el tall fi, la perforació, el tall de làmines de semiconductors, el marcatge a nivell de micres i la impressió 3D, etc. Tenen requisits extremadament alts pel que fa a la qualitat del feix i la mida del punt enfocat. S'ha de seleccionar un làser amb un factor M² el més proper possible a 1 (com ara <1,1). La potència de sortida s'ha de determinar en funció del gruix del material i la velocitat de processament. Generalment, una potència que oscil·la entre desenes i centenars de watts pot satisfer els requisits de la majoria de microprocessaments. Pel que fa a la longitud d'ona, 1064 nm és l'opció preferida per a la majoria del processament de materials metàl·lics a causa de la seva alta taxa d'absorció i el baix cost per watt de potència làser.
Recerca científica i mesurament d'alta gamma: els escenaris d'aplicació inclouen pinces òptiques, física d'àtoms freds, espectroscòpia d'alta resolució i interferometria. Aquests camps solen tenir una recerca extrema de la monocromaticitat, l'estabilitat de freqüència i el rendiment del soroll dels làsers. Cal donar prioritat als models amb amplada de línia estreta (fins i tot de freqüència única) i soroll de baixa intensitat. La longitud d'ona s'ha de seleccionar en funció de la línia de ressonància d'un àtom o molècula específica (per exemple, 780 nm s'utilitza habitualment per refredar àtoms de rubidi). El manteniment del biaix de sortida sol ser necessari per als experiments d'interferència. El requisit de potència generalment no és elevat, i sovint són suficients des de diversos centenars de mil·liwatts fins a diversos watts.
Medicina i biotecnologia: les aplicacions inclouen cirurgia oftalmològica, tractament de la pell i imatges de microscòpia de fluorescència. La seguretat ocular és la consideració principal, per la qual cosa sovint es seleccionen làsers amb longituds d'ona de 1550 nm o 2 μm, que es troben a la banda de seguretat ocular. Per a aplicacions diagnòstiques, cal prestar atenció a l'estabilitat de potència; per a aplicacions terapèutiques, s'ha de seleccionar la potència adequada en funció de la profunditat del tractament i els requisits energètics. La flexibilitat de la transmissió òptica és un avantatge important en aquestes aplicacions.
Comunicació i detecció: La detecció per fibra òptica, el liDAR i la comunicació òptica espacial són aplicacions típiques. Aquests escenaris requereixenlàsertenir una alta fiabilitat, adaptabilitat ambiental i estabilitat a llarg termini. La banda de 1550 nm s'ha convertit en l'opció preferida a causa de la seva menor pèrdua de transmissió en fibres òptiques. Per a sistemes de detecció coherents (com ara lidar coherent), es requereix un làser polaritzat linealment amb una amplada de línia extremadament estreta com a oscil·lador local.
2. Ordenació prioritària dels paràmetres clau
Davant de nombrosos paràmetres, es poden prendre decisions basades en les següents prioritats:
Paràmetres decisius: Primer, determineu la longitud d'ona i la qualitat del feix. La longitud d'ona està determinada pels requisits essencials de l'aplicació (característiques d'absorció del material, estàndards de seguretat, línies de ressonància atòmica) i normalment no hi ha marge de compromís. La qualitat del feix determina directament la viabilitat bàsica de l'aplicació. Per exemple, el mecanitzat de precisió no pot acceptar làsers amb un M² excessivament alt.
Paràmetres de rendiment: En segon lloc, presteu atenció a la potència de sortida i a l'amplada/polarització de la línia. La potència ha de complir el llindar d'energia o els requisits d'eficiència de l'aplicació. Les característiques d'amplada de línia i polarització es determinen en funció de la ruta tècnica específica de l'aplicació (com ara si hi ha interferències o duplicació de freqüència). Paràmetres pràctics: Finalment, tingueu en compte l'estabilitat (com ara l'estabilitat de la potència de sortida a llarg termini), la fiabilitat (temps de funcionament sense errors), el consum d'energia de volum, la compatibilitat de la interfície i el cost. Aquests paràmetres afecten la dificultat d'integració i el cost total de propietat del làser en l'entorn de treball real.

3. Selecció i criteri entre monomode i multimode
Tot i que aquest article se centra en el monomodelàsers de fibra, és crucial entendre clarament la necessitat d'escollir el monomode en la selecció real. Quan els requisits principals d'una aplicació són la màxima precisió de processament, la zona afectada per la calor més petita, la capacitat d'enfocament màxima o la distància de transmissió més llarga, un làser de fibra monomode és l'única opció correcta. Per contra, si l'aplicació implica principalment soldadura de plaques gruixudes, tractament de superfícies de gran superfície o transmissió d'alta potència a curta distància, i el requisit de precisió absoluta no és alt, els làsers de fibra multimode poden convertir-se en una opció més econòmica i pràctica a causa de la seva major potència total i menor cost.