Léasair snáithín ytterbium: an gléas, an prionsabal oibríochta, cumhacht, táirgeadh, úsáid

Tá Léasair Fiber dhlúth agus durable, cruinn, agus éasca le scaip spreagtha teasa. Tagann siad i gcineálacha éagsúla agus a bhfuil go leor a dhéanamh le Léasair de chineálacha eile a gcuid buntáistí uathúla féin.

Léasair Fiber: oibríocht

Tá feistí den chineál seo an t-athrú caighdeánach na foinse soladach-stáit na radaíochta comhtháite ón snáithín, ina ionad sin sreabhach oibre slat, pláta nó diosca. An solas a ghintear ag an dopant sa chuid lárnach de na snáithín. Is féidir leis an struchtúr bunúsach raon ó simplí a casta go leor. gaireas léasair snáithín ytterbium den sórt sin go bhfuil an snáithín dromchla mór do cóimheas thoirt, ionas gur féidir leis an teas a diffused réasúnta éasca.

Léasair Fiber atá pumpáilte go hoptúil, go minic le cabhair ó Léasair dé-óid, ach i gcásanna áirithe - na foinsí céanna. Tá Optics úsáidtear sna córais ionann de ghnáth comhpháirteanna snáthoptaice, wherein an chuid is mó nó gach ceann acu ceangailte le chéile. I roinnt cásanna, tá optaic mórchóir, agus ar an gcóras snáithíní uaireanta inmheánach optúla in éineacht le optics mórchóir seachtrach.

D'fhéadfadh Foinse caidéil dé-óid a bheith ina sraith dé-óid, nó iolrachas na diodes aonair, gach ceann acu ceangailte leis an waveguide cónascaire snáthoptaice. Tá snáithín dópáilte ag deireadh gach scáthán resonator cuas - go praiticiúil a dhéanamh ar an snáithín Bragg grating. Ag go bhfuil na foircinn optaic mórchóir, má thagann ní amháin ar an bhíoma aschur rud éigin eile seachas snáithín. Is féidir leis an treoir solas a twisted go más mian is féidir leis an cavity léasair le fad méadar éagsúla.

binuclear

Is snáithíní Struchtúr a úsáidtear i Léasair snáithín, tábhachtach. Is é an ceann is coitianta an geoiméadracht struchtúr dé-lárnach. Bailíonn croí amuigh Undoped (uaireanta dá ngairtear an intima) thaisce éadrom agus stiúrann sé ar feadh an snáithín. radaíocht spreagadh ghintear sa snáithín ghabhann tríd an chroí istigh, a bhfuil go minic modh amháin. Tá chroí istigh ar ytterbium breiseán, spreagadh ag an solas caidéil. Tá go leor cineálacha croí amuigh noncircular n-áirítear - hexagonal, D-múnlaithe agus dronuilleogach, ag laghdú an dóchúlacht misses an léas solais i gcroílár lárnach.

Is féidir leis an léasair snáithín mbeadh deireadh nó taobh pumpála. Sa chéad cás bhfianaise ó fhoinse amháin nó níos mó a thiocfaidh an deireadh snáithín. Nuair a bhíonn an solas taobh caidéalaithe arna soláthar do scoilteoir a Fothaí sé isteach ar an croí seachtrach. Níorbh amhlaidh slat léasair a dtéann an solas ingearach leis an ais.

Le haghaidh cinneadh den sórt sin éilíonn a lán forbairtí struchtúracha. Tá aird nach beag a íoctar le achoimre ar an solas caidéil isteach sa chroí a tháirgeadh inbhéartaithe daonra, rud is cúis le astaíochtaí spreagadh sa chroí istigh. D'fhéadfadh croí léasair tar éis céimeanna éagsúla den aimpliú sa snáithín ag brath ar an dópáil, chomh maith le ar a fhad. Tá na fachtóirí seo leagtha mar innealtóir dearadh le haghaidh na bparaiméadar de dhíth.

Is féidir teorainn Power tharlaíonn, go háirithe nuair ag feidhmiú laistigh de snáithín amháin-mód. Tá a leithéid de chroí-réimse an-bheag thrasghearrthach, agus mar thoradh air sin a ghabhann solas therethrough déine an-ard. Nuair a bheidh an éirí níos suntasaí scaipthe Brillouin neamhlíneach, a chuireann teorainn ar an aschur cumhachta de roinnt mílte vata. Má tá an t-aschur ard go leor, is féidir leis an deireadh snáithín a ndearnadh damáiste dóibh.

Léasair snáithín Go háirithe

Tugann an úsáid a bhaint as snáithíní mar sreabhach oibre fad idirghníomhú níos mó, a oibríonn go maith nuair a bheidh an pumpála dé-óid. Mar thoradh air geoiméadracht i éifeachtacht ard chomhshó fótón, chomh maith le tógáil iontaofa agus dlúth, ina bhfuil aon optaic scoite, á cheangal choigeartú nó ailíniú.

A léasair snáithín, a cheadaíonn fearas é a chur in oiriúint go maith is féidir, a chur in oiriúint do táthú de leatháin miotail tiubh agus a thabhairt ar aird de phulsanna femtosecond. a chur ar fáil snáthoptaice aimplitheoirí gnóthachan aon-pas agus úsáidtear iad i teileachumarsáide, is féidir leo amplify mhéad tonnfhad ag an am céanna. Is é an gnóthachan céanna a úsáidtear i aimplitheoirí cumhachta le oscillator mháistir. I gcásanna áirithe, is féidir leis an amplifier a oibriú le léasar tonn leanúnach.

Sampla eile foinse astaíochtaí spontáineach ó snáithín-threisiú, ina bhfuil an astaíocht spreagadh faoi chois. Sampla eile léasar Raman snáithín in éineacht le scaipeadh méadaithe, tonnfhad mór lomadh. Tá sé d'aimsigh iarratas i dtaighde, i gcás an teaglaim de ghiniúint agus aimpliú ag baint úsáide as gloine fluairíd in ionad na snáithíní shilice caighdeánach.

Mar sin féin, go ginearálta, snáithíní déanta as gloine shilice le dopant tearc-chré i gcroílár. Is iad na breiseáin bunúsacha ytterbium agus Eirbiam. Tá Ytterbium tonnfhaid 1030-1080 nm, agus féadfaidh sé scaoileann thar raon leathan. Laghdaíonn an úsáid a bhaint as caidéil dé-óid 940-nm suntasach an t-easnamh fótón. Ytterbium Tá nách éifeachtaí féin-múchadh, atá ag Neoidimiam ag dlúis ard, mar sin an dara ceann a úsáidtear i Léasair mórchóir agus ytterbium - i snáithín (an bheirt acu a chur ar fáil mar gheall ar an tonnfhad céanna).

Eirbiam astaíonn sa réimse 1530-1620 nm, sábháilte do na súile. Is féidir leis an minicíocht a dhúbailt solas a ghiniúint ag 780 nm, nach bhfuil ar fáil do chineálacha eile Léasair snáithín. Mar fhocal scoir, is féidir ytterbium a chur leis Eirbiam ionas go bhforbrófar gné ionsú an radaíocht caidéil agus a tharchur an fuinneamh a Eirbiam. Thulium - dopant eile leis an astaíocht sa réigiún infridhearg in aice le, a bhfuil mar sin sábháilte do na pictiúir súl.

éifeachtacht ard

Is é an léasair snáithín córas quasi-trí-leibhéal. na photons caidéil spreagfaidh an t-aistriú ón stát talamh chun an ciseal uachtair. Is trasdul Laser as an gcuid is ísle ar an leibhéal uachtarach ag ceann de na stáit scoilt talamh. Tá sé seo an-éifeachtach: mar shampla, astaíonn ytterbium-940 caidéil nm fótón fótón le tonnfhad 1030 nm, agus an locht satis (caillteanas fuinnimh), ach thart ar 9%.

I gcodarsnacht leis sin, neoidimiam, pumped ag 808 nm cailleann thart ar 24% den fhuinneamh. Dá bhrí sin, tá ytterbium bunúsach ar éifeachtacht ard, cé nach bhfuil ar fad é a bhaint amach mar gheall ar an caillteanas de chuid de na fótón. Is féidir YB a phumpáil i roinnt bannaí minicíochta, agus Eirbiam - tonnfhad 1480 nó 980 nm. Níl an minicíocht níos airde chomh héifeachtach ó thaobh fótón locht, ach úsáideach, fiú amháin sa chás seo, mar gheall ar ag 980 nm, na foinsí is fearr atá ar fáil.

Is éifeachtúlacht iomlán an léasair snáithín mar thoradh ar phróiseas dhá chéim. Gcéad dul síos, is é an éifeachtúlacht na dé-óid caidéil. Tá foinsí leathsheoltóra radaíochta comhleanúnach an-éifeachtach, le héifeachtacht 50% athrú comhartha leictreach isteach optúil. Tugann torthaí staidéir saotharlainne gur féidir teacht ar luach de 70% nó níos mó. Le aschur mheaitseáil ionsú radaíochta léasair snáithín líne cruinn é sin amach ar an éifeachtacht pumpála ard.

Dara dul síos, an optúla-optúil éifeachtacht comhshó. Más féidir le photons locht beag a bhaint amach ar leibhéal ard de excitation agus ar éifeachtúlacht eastóscadh éifeachtacht comhshó optúla-optúla de 60-70%. Tá an éifeachtacht mar thoradh ar an raon 25-35%.

bhfoirmíochtaí éagsúla

Is féidir Fiber satis gineadóirí tonn leanúnach a (modhanna transverse) amháin nó multimode. Singlemode tháirgeadh bhíoma scoth a sholáthar do ábhar, ag obair nó a sheoladh bhíoma tríd an atmaisféar, agus is féidir Léasair multimode snáithín tionsclaíoch a ghiniúint níos mó cumhachta. Tá sé a úsáidtear le haghaidh a ghearradh agus táthaithe, agus go háirithe, le haghaidh cóireála teasa, ina bhfuil limistéar mór soilsithe.

Is é an léasair snáithín fada substaintiúil gaireas gar-leanúnach de ghnáth millisecond cineál bíoga ghiniúint. De ghnáth is é go bhfuil an dualgas timthriall 10%. Seo mar thoradh ar buaic-chumhacht acu níos airde ná an modh leanúnach (de ghnáth deich n-uaire) a úsáidtear, mar shampla, ar feadh druileáil pulsed. D'fhéadfadh an minicíocht a bheith 500 Hz, ag brath ar fhad.

Q-lasctha i Léasair snáithín freisin mar sa chuid is mó. Is fad bíge tipiciúil sa raon nanashoicindí do microseconds. An bhfuil na snáithíní, an níos faide a thógann sé chun Q-athrú ar an radaíocht aschuir, a eascraíonn i buille níos faide.

Bhfuil airíonna Fiber roinnt teorainneacha ar an modhnú Q. Is é an neamhlíneacht an léasair snáithín níos suntasaí mar gheall ar an limistéar beag thrasghearrthach den chroí, ionas gur chóir go mbeadh an t-buaic-chumhacht a bheith beagán teoranta. Is féidir leat úsáid a bhaint ceachtar na lasca toirte Q, a chur ar fáil feidhmíocht níos airde, nó modulators snáthoptaice, a bhíonn ceangailte leis na foircinn an páirt ghníomhach.

Is féidir le bíoga Q-aistrigh a aimpliú i snáithín nó sa resonator cavity. Is féidir sampla de sin le fáil sa insamhalta Náisiúnta Coimpléasc na tástálacha núicléacha (NIF, Livermore, CA), áit a bhfuil an léasair snáithín oscillator mháistir ar feadh 192 beams. bíoga Beaga i leaca móra gloine dópáilte amplified go megajoules.

I Léasair snáithín a mhinice is sioncrónaithe athrá ag brath ar fhad na ábhar athneartú, mar atá sna modhanna eile ciorcaid sioncrónaithe, agus braitheann fad bíge ar an gcumas tréchur a fheabhsú. Is iad na is giorra sa raon 50 FS, agus is gnách - sa raon 100 FS.

Idir ytterbium agus snáithín Eirbiam, tá difríocht tábhachtach, trína oibríonn siad i modhanna éagsúla scaipeadh. Eirbiam-dópáilte snáithín astaíoch ag 1550 nm i réigiún an scaipeadh aimhrialta. Ligeann sé seo solitons. Tá Itterbievye snáithíní i scaipeadh dearfach nó gnáth; mar thoradh air sin, a ghiniúint siad bíoga le modhnú minicíocht líneach pronounced. Mar thoradh ar Bragg díraonta fhéadfadh gá é a compress an fad Pulse.

Tá roinnt bealaí a mhodhnú bíoga snáithín-léasair, go háirithe i gcás staidéar picosecond ultrafast. Is féidir le snáithíní criostail photonic a mhonaraítear le croíleacáin an-bheag le haghaidh éifeachtaí nonlinear láidir, mar shampla do ghiniúint supercontinuum. I gcodarsnacht leis sin, is féidir na criostail photonic a mhonaraítear freisin le lárnach amháin-mód an-mhór ionas go seachnófar éifeachtaí nonlinear ag cumhachtaí ard.

Solúbtha snáithín criostail photonic le croí mór a cruthaíodh le haghaidh iarratas a éilíonn cumhacht ard. Ceann de na modhanna is lúbadh d'aon ghnó den snáithín a bhaint as aon modhanna ordú gan iarraidh níos airde agus modh transverse bunúsach a chothabháil. Cruthaíonn an neamhlíneacht harmonics; agus a dhealú an minicíocht na fillte, is féidir leat a chruthú wavelengths níos giorra agus níos faide. Is féidir le héifeachtaí nonlinear, freisin comhbhrú bíog, as a dtagann an cíora minicíochta chuma.

An fhoinse supercontinuum mar bíoga an-ghearr tháirgeadh speictream leanúnach trí mhodhnú chéim. Mar shampla, ón gcéad 6 bíoga ps ag 1050 nm, a chruthaíonn an speictream léasair snáithín ytterbium a fuarthas sa réimse ó ultraivialait go dtí níos mó ná 1600 nm. Foinse eile IR-thaisce foinse Eirbiam-supercontinuum ag tonnfhad de 1550 nm.

Ard-chumhacht

Is tionscal faoi láthair an tomhaltóir is mó de Léasair snáithín. I éileamh ard taitneamh ceart anois an cumhacht ag an t-ordú de cileavata a úsáidtear sa tionscal feithicleach. Tá an tionscal na ngluaisteán ag gluaiseacht i dtreo an táirgeadh na ngluaisteán cruach ard-neart chun freastal ar riachtanais na marthanacht agus go bhfuil siad sách éasca a barainneacht breosla níos fearr. Tá uirlisí meaisín traidisiúnta an-deacair, mar shampla, poill Punch sa chineál seo déanta as cruach agus na foinsí radaíochta comhleanúnach a dhéanamh éasca.

Tá roinnt buntáistí Gearradh léasair snáithín miotail, i gcomparáid le cineálacha eile gineadóir chandamach. Mar shampla, waveband in aice-infridhearg absorbed go maith miotail. Is féidir Bhíoma a sheachadadh tríd an snáithín, a chuireann ar chumas an robot chun bogadh go héasca ar an fócas nuair gearradh agus druileáil.

sásaíonn snáithíní optúla na ceanglais is airde le haghaidh cumhachta. Armáin US Navy, tástáil in 2014, comhdhéanta de 6-snáithín léasair 5.5-cileavata le chéile in bhíoma amháin agus radiating tríd an gcóras dteacht optúil. Baineadh úsáid as 33 aonad kW a defeat ar aerfheithiclí gan fhoireann a. Cé nach bhfuil an bhíoma a aonmhódacha, tá an córas leasa, mar a cheadaíonn sé a chruthú léasair snáithín lena lámha as caighdeánach, comhábhair ar fáil go héasca.

An chumhacht singil-mód foinsí solais is airde comhleanúnach IPG Photonics Tá 10 kW. Táirgeann an oscillator máistir bhata cumhachta optúla, atá ar fáil céim pumped ag 1018 nm le solas léasair snáithín eile a aimplitheoir. Tá an córas ar fad méid de dhá cuisneoirí.

An úsáid a bhaint Léasair snáithín Cuimseofar freisin an gearradh cumhachta ard agus welding. Mar shampla, in ionad siad táthú friotaíocht leatháin chruaiche an fhadhb a réiteach de dhífhoirmiú an t-ábhar. Ceadaíonn rialú chumhacht agus paraiméadair eile curves gearradh an-beacht, go háirithe na coirnéil.

An is cumhachtaí léasair snáithín multimode - do mhiotail ghearradh as an monaróir céanna - suas go dtí 100 kW. Tá an córas bunaithe ar mheascán de bhíoma incoherent, agus mar sin nach bhfuil sé Super bhíoma ard-chaighdeán. Déanann an friotaíocht Léasair snáithín tarraingteach do thionscal.

druileála coincréite

Is féidir le Multimode aschur léasair snáithín de 4 kW a úsáid le haghaidh ghearradh agus druileáil coincréite. Cén fáth a dhéanamh? Nuair a innealtóirí ag iarraidh a bhaint amach friotaíocht seismeacha foirgneamh atá ann cheana, a bheith an-chúramach leis an nithiúla. Is féidir Nuair a suiteáilte ann, cosúil le treisiú cruach druileáil cnaguirlisí traidisiúnta flaws faoi deara agus lagú ar an coincréite, ach Léasair snáithín ghearradh gan crushing air.

Léasair a bhfuil snáithín Q-aistrigh úsáid mar shampla chun lipéadú ná i ndéantús leictreonaice leathsheoltóra. Déantar iad a úsáid freisin i aimseoirí réimse: Is iad modúil ar chóimhéid le lámh é go bhfuil Léasair snáithín eye-sábháilte a bhfuil aschur 4 kW, minicíocht na 50 kHz agus tá fad bíge de 5-15 ns.

cóireála dromchla

Tá suim mhór i Léasair snáithín beag do micrea agus nanoprocessing. Nuair a bhaint an ciseal dromchla, más rud é go níos giorra ná 35 ps, aon ábhar spraeáil fad bíge. Cuireann sé sin cosc ar an foirmiú na dimples agus artifacts neamh-inmhianaithe eile. Na bíoga sa chóras femtosecond éifeachtaí nonlinear nach bhfuil íogair don tonnfhad agus nach bhfuil an ceantar máguaird téite, ag ligean a bheith ag obair gan damáiste suntasach nó lagú na ceantair máguaird. Ina theannta sin, féadfar poill a ghearradh le doimhneacht ard leithead - mar shampla, go tapa (laistigh de chúpla milleasoicind) poll Beaga de 1 mm ag baint úsáide as cruach dhosmálta bíoga 800-FS le minicíocht 1 MHz.

Is féidir freisin chun ábhair trédhearcach dromchla-cóireáilte, m.sh., an tsúil dhaonna. A ghearradh flap ar microsurgery súl, bíoga femtosecond vysokoaperturnym lionsa docht díriú ag pointe faoi bhun dhromchla an tsúil gan cúis aon damáiste ar an dromchla, ach an tsúil de réir ábhair scriosadh ar doimhneacht rialaithe. Tá an dromchla réidh na coirne, rud atá riachtanach le haghaidh fís slán. Is é an flap scartha ó bhun, is féidir a tharraingt ansin suas go dtí dromchla lionsa léasair excimer dteacht. Áirítear ar iarratais eile leighis máinliachta treá éadomhain i deirmeolaíochta, chomh maith leis an úsáid cineálacha áirithe tomagrafaíocht comhleanúnachas optúil.

Léasair femtosecond

Léasair femtosecond san eolaíocht a úsáidtear go spreagfaidh an miondealú speictreascópacht léasair, speictreascópacht fhluaraiseacht le rún ama, agus freisin le haghaidh ábhar ginearálta taighde. Lena chois sin, tá siad ag teastáil le haghaidh táirgeadh cíor minicíocht femtosecond de dhíth i méadreolaíochta agus staidéir ginearálta. Beidh ceann de na n-iarratas fíor sa ghearrthéarma a bheith ar an cloig adamhach na satailítí GPS de ghlúin nua, a mhéadóidh an cruinneas suímh.

Tá léasair snáithín minicíocht shingil le linewidth speictreach de níos lú ná 1 kHz. Gléas seo mórthaibhseach le cumhacht beag aschur radaíocht ó 10 mW go 1W. Fionnachtana iarratas i réimse na cumarsáide, méadreolaíochta (m.sh., in gyroscopes snáithín) agus speictreascópacht.

Cad é seo chugainn?

Mar le haghaidh iarratas taighde eile, tá sé fós a lán acu a staidéar. Mar shampla, innealtóireacht míleata, is féidir a chur i bhfeidhm i réimsí eile, a fheidhmiú i chéile a beams snáithín-léasair a fháil bhíoma ard ag baint úsáide as an meascán comhleanúnach nó speictreach. Mar thoradh air sin, tá níos mó cumhachta a bhaint amach i bhíoma amháin-mód.

Tá Táirgeadh Léasair snáithín ag fás go tapa, go háirithe do na riachtanais thionscal na ngluaisteán. Ina theannta sin, tá ionad na feistí snáithín neamhshnáithíneach. Chomh maith le feabhas ginearálta i gcostas agus ar fheidhmíocht, tá Léasair femtosecond agus foinsí supercontinuum níos praiticiúla. Léasair Fiber áitiú níos niches agus a bheith ina foinse feabhsúcháin do chineálacha eile Léasair.