Referanse for valgenkeltmodus fiberlaser
I praktiske anvendelser, å velge en passende single-modefiberlaserkrever en systematisk veiing av ulike parametere for å sikre at ytelsen samsvarer med spesifikke applikasjonskrav, driftsmiljø og budsjettbegrensninger. Denne delen vil gi en praktisk utvelgelsesmetode basert på krav.
Utvalgsstrategi basert på applikasjonsscenarier
Ytelseskravene forlaserevariere betydelig på tvers av ulike applikasjonsscenarioer. Det første trinnet i utvelgelsen er å avklare kjernekravene til applikasjonen.
Presisjonsmaterialbehandling og mikronanoproduksjon: Slike bruksområder inkluderer finskjæring, boring, halvlederwafer-dicing, mikronnivåmerking og 3D-printing, osv. De har ekstremt høye krav til strålekvalitet og fokusert punktstørrelse. En laser med en M²-faktor så nær 1 som mulig (for eksempel <1,1) bør velges. Utgangseffekten må bestemmes basert på materialtykkelsen og behandlingshastigheten. Generelt kan en effekt fra titalls til hundrevis av watt oppfylle kravene til de fleste mikrobehandlingsformer. Når det gjelder bølgelengde, er 1064 nm det foretrukne valget for de fleste metallmaterialebehandlingsformer på grunn av den høye absorpsjonshastigheten og lave kostnaden per watt lasereffekt.
Vitenskapelig forskning og avansert måling: Bruksområder inkluderer optisk pinsett, kalde atomfysikk, høyoppløselig spektroskopi og interferometri. Disse feltene har vanligvis en ekstrem jakt på monokromatiskhet, frekvensstabilitet og støyytelse hos lasere. Modeller med smal linjebredde (til og med enkeltfrekvens) og lavintensitetsstøy bør prioriteres. Bølgelengden bør velges basert på resonanslinjen til et spesifikt atom eller molekyl (for eksempel brukes 780 nm ofte til å kjøle ned rubidiumatomer). Biasvedlikeholdsutgang er vanligvis nødvendig for interferenseksperimenter. Effektbehovet er vanligvis ikke høyt, og flere hundre milliwatt til flere watt er ofte tilstrekkelig.
Medisinsk og bioteknologi: Bruksområder inkluderer oftalmisk kirurgi, hudbehandling og fluorescensmikroskopiavbildning. Øyesikkerhet er den primære vurderingen, så lasere med bølgelengder på 1550 nm eller 2 μm, som er i øyesikkerhetsbåndet, velges ofte. For diagnostiske applikasjoner må man være oppmerksom på effektstabilitet; for terapeutiske applikasjoner bør riktig effekt velges basert på behandlingsdybde og energibehov. Fleksibiliteten til optisk overføring er en stor fordel i slike applikasjoner.
Kommunikasjon og sensorer: Fiberoptisk sensorering, liDAR og optisk kommunikasjon i rommet er typiske bruksområder. Disse scenariene kreverlaserå ha høy pålitelighet, miljøtilpasningsevne og langsiktig stabilitet. 1550 nm-båndet har blitt det foretrukne valget på grunn av det laveste transmisjonstapet i optiske fibre. For koherente deteksjonssystemer (som koherent lidar) kreves en lineært polarisert laser med en ekstremt smal linjebredde som lokal oscillator.
2. Prioritetssortering av nøkkelparametere
Stilt overfor en rekke parametere, kan beslutninger tas basert på følgende prioriteringer:
Avgjørende parametere: Først bestemmes bølgelengden og strålekvaliteten. Bølgelengden bestemmes av de essensielle kravene til applikasjonen (materialets absorpsjonsegenskaper, sikkerhetsstandarder, atomresonanslinjer), og vanligvis er det ikke rom for kompromisser. Strålekvaliteten bestemmer direkte den grunnleggende gjennomførbarheten av applikasjonen. For eksempel kan ikke presisjonsmaskinering godta lasere med en for høy M².
Ytelsesparametere: For det andre, vær oppmerksom på utgangseffekt og linjebredde/polarisering. Effekten må oppfylle energiterskel- eller effektivitetskravene til applikasjonen. Linjebredde- og polarisasjonsegenskapene bestemmes basert på den spesifikke tekniske ruten for applikasjonen (for eksempel om det er snakk om interferens eller frekvensdobling). Praktiske parametere: Til slutt, vurder stabilitet (som langsiktig utgangseffektstabilitet), pålitelighet (feilfri driftstid), volumstrømforbruk, grensesnittkompatibilitet og kostnader. Disse parameterne påvirker integrasjonsvanskeligheten og de totale eierkostnadene for laseren i det faktiske arbeidsmiljøet.
3. Valg og vurdering mellom enkeltmodus og flermodus
Selv om denne artikkelen fokuserer på single-modefiberlasere, er det avgjørende å forstå nødvendigheten av å velge enkeltmodus i det faktiske valget. Når kjernekravene til en applikasjon er høyest mulig prosesseringsnøyaktighet, den minste varmepåvirkede sonen, den ultimate fokuseringskapasiteten eller den lengste overføringsavstanden, er en enkeltmodusfiberlaser det eneste riktige valget. Omvendt, hvis applikasjonen hovedsakelig involverer tykkplatesveising, overflatebehandling av store områder eller kortdistanse høyeffektoverføring, og kravet til absolutt nøyaktighet ikke er høyt, kan multimodusfiberlasere bli et mer økonomisk og praktisk valg på grunn av deres høyere totale effekt og lavere kostnader.
Publisert: 12. november 2025