Szálas diódás lézer alacsonyabb működési költségekkel és hosszabb karbantartási intervallumokkal

Jul 03, 2017

Hagyjon üzenetet

A rostkapcsolású diódás lézer ritkaföldfém adalékolt szálakat használ aktív közegként, lézerdiódákkal a szivattyúforrásként, aminek eredendően van néhány fő előnye, így az ultrarövid impulzus létrehozása révén az öntőformában meglehetősen vonzó. Az adalékolt szálak nagy nyereségű sávszélessége és hatékonysága lehetővé teszi viszonylag olcsó, kompakt, strapabíró szálas lézerrendszerek gyártását, amelyek a szálakhoz kapcsolt kimeneti gerendák széles skáláját biztosítják az alkalmazások széles köréhez.

A szál nagy felület / térfogat arányt biztosít, amely hatékony hűtést tesz lehetővé, és egyedi teljesítményparaméterek szerint testre szabható. A szálas diódás lézer kezdetben csak folyamatos (CW), alacsony teljesítményű, egymódos működésre korlátozódik. Több mint 30 éves fejlesztés után a szálkapcsolású diódás lézer képes volt elérni egy- és többmódusú működést, az UV (UV) és a távoli infravörös (Far-IR) sávot lefedő hullámhossztartományt, és nagyon magas teljesítményszintet, változó ismétlést képes biztosítani frekvencia, és (talán a legjelentősebb) milliszekundum a femtoszekundumos impulzusszélességig.

A hagyományos szabad tér lézerekkel ellentétben a szálas diódás lézer szálas és szálas Bragg rácsokat (FBG) használ, amelyek a hagyományos dielektromos tükröket helyettesítik az optikai visszacsatolás érdekében. A legtöbb nagy teljesítményű szálas diódás lézer kettős burkolatú szálas architektúrát használ, ahol az erősítő közeg a szálmagban van, két réteg burkolattal körülvéve. Egy lézerdiódából vagy egy másik szálas lézerből származó többmódusú szivattyúnyaláb terjed a belső burkolatban, és a külső burkolat korlátozza az aktív közeg gerjesztését és a szálmagban terjedő lézermód létrehozását.

Az ultragyors lézerimpulzusok előállításához aktív vagy passzív módzár-technikákra van szükség. A passzív üzemmód-zároláshoz manapság alkalmazott technikák egy része magában foglalja a nemlineáris polarizációs forgatás és a telítettség abszorpciós technikákat, míg az elektro-optikai vagy az akusto-optikai modulátorokat az aktív mód-zároláshoz alkalmazzák.

A félvezető telíthető abszorberben (SESAM) a félvezető kvantumkutakat félvezetővel elosztott Bragg reflektorokon növesztik, és a SESAM-ot sikeresen alkalmazták 1,0 μm és 1,5 μm hullámhosszon működő femtoszekundumos szálas kapcsolt dióda lézer gyártására. Az erbiummal adalékolt (Er) szálakkal összekapcsolt diódás lézerek grafénnel telíthető abszorberek alkalmazásával önindító üzemmódban rögzített és stabil szoliton impulzusokat mutattak. Ez csak néhány femtoszekundumos szálas lézerarchitektúra, amelyet a kereskedelmi lézerek használnak a különféle tudományos és ipari alkalmazások kielégítésére.

A szálas diódás lézer ideális választás az R / LM2 folyamat megvalósításához, mivel biztosítják a szükséges nagy kimeneti teljesítményt (kb. 800 W) és a közeli infravörös (NIR) hullámhosszakat, és összehasonlítják más típusú lézerekkel, például a vaku szivattyús pulzáló Nd: YAG lézerek, a szálas diódás lézer alacsonyabb működési költségekkel és hosszabb karbantartási intervallumokkal rendelkeznek.

Az egyszálas lézerdióda alapú első generációs szállézerekben a szivattyú összes alkatrészének nagy részét általában összeolvasztják a maximális stabilitás érdekében. Bár ez a módszer általában nagyon robusztus, különösen érzékeny a célanyag hátsó visszaverődésére. Ezért a fényvisszaverő fém, például réz és sárgaréz kezelésénél valamilyen típusú optikai leválasztót kell használnia. Ezenkívül az olvasztott alkatrészek (néha a végső átviteli szálat is beleértve) használata azt jelenti, hogy ezeket a lézereket nem lehet a helyszínen megjavítani. Ezért, ha valamelyik alkatrész kissé megsérült, az egész lézert vissza kell adni a gyárba csere céljából.

Koherens A szálakkal összekapcsolt diódás lézerek innovatív moduláris megközelítésének használata elsősorban félvezető lézereken alapul, nem pedig egyedi sugárzókon, mint szivattyúforráson. A szivattyú lineáris elrendezéséből származó fényt diszkrét optikai elemekből álló sugár-kombinátor segítségével vezetik be az erősítő szálba. A nyaláb-kombinátor kalibrálja az erősítő szál kimenetét is, majd a többi optikai elem hatékonyan kapcsolódik a végső szállító szálhoz.