اشترك في وسائل التواصل الاجتماعي الخاصة بنا للحصول على مشاركة سريعة
تعريف الصمام الثنائي الليزري المقترن بالألياف، ومبدأ العمل، والطول الموجي النموذجي
الصمام الثنائي الليزري المقترن بالألياف هو جهاز شبه موصل يولد ضوءًا متماسكًا، والذي يتم بعد ذلك تركيزه ومحاذاته بدقة ليقترن بكابل ألياف بصرية. يتضمن المبدأ الأساسي استخدام التيار الكهربائي لتحفيز الصمام الثنائي، وإنشاء فوتونات من خلال الانبعاث المحفز. يتم تضخيم هذه الفوتونات داخل الصمام الثنائي، مما ينتج عنه شعاع ليزر. من خلال التركيز والمحاذاة الدقيقة، يتم توجيه شعاع الليزر هذا إلى قلب كابل الألياف الضوئية، حيث يتم نقله بأقل خسارة عن طريق الانعكاس الداخلي الكلي.
نطاق الطول الموجي
يمكن أن يختلف الطول الموجي النموذجي لوحدة الصمام الثنائي الليزري المرتبط بالألياف بشكل كبير اعتمادًا على التطبيق المقصود. بشكل عام، يمكن لهذه الأجهزة تغطية نطاق واسع من الأطوال الموجية، بما في ذلك:
طيف الضوء المرئي:يتراوح من حوالي 400 نانومتر (بنفسجي) إلى 700 نانومتر (أحمر). تُستخدم هذه غالبًا في التطبيقات التي تتطلب ضوءًا مرئيًا للإضاءة أو العرض أو الاستشعار.
الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR):يتراوح من حوالي 700 نانومتر إلى 2500 نانومتر. تُستخدم أطوال موجات NIR بشكل شائع في الاتصالات والتطبيقات الطبية والعمليات الصناعية المختلفة.
الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR): يمتد إلى ما بعد 2500 نانومتر، على الرغم من أنه أقل شيوعًا في وحدات الصمام الثنائي الليزري القياسية المقترنة بالألياف بسبب التطبيقات المتخصصة ومواد الألياف المطلوبة.
تقدم Lumispot Tech وحدة الصمام الثنائي الليزري المقترنة بالألياف بأطوال موجية نموذجية تبلغ 525 نانومتر و790 نانومتر و792 نانومتر و808 نانومتر و878.6 نانومتر و888 نانومتر و915 مترًا و976 نانومتر لتلبية مختلف العملاء'احتياجات التطبيق.
نموذجي أتطبيقs الليزر المقترن بالألياف بأطوال موجية مختلفة
يستكشف هذا الدليل الدور المحوري لثنائيات الليزر المقترنة بالألياف (LDs) في تطوير تقنيات مصدر المضخة وطرق الضخ الضوئية عبر أنظمة الليزر المختلفة. من خلال التركيز على أطوال موجية محددة وتطبيقاتها، نسلط الضوء على كيفية إحداث ثورة في أداء وفائدة كل من ليزر الألياف والليزر ذو الحالة الصلبة.
استخدام الليزر المقترن بالألياف كمصادر ضخ لليزر الألياف
915 نانومتر و976 نانومتر من الألياف المقترنة LD كمصدر للمضخة لليزر الليفي 1064 نانومتر ~ 1080 نانومتر.
بالنسبة لأشعة الليزر الليفية التي تعمل في نطاق 1064 نانومتر إلى 1080 نانومتر، يمكن أن تكون المنتجات التي تستخدم أطوال موجية تبلغ 915 نانومتر و976 نانومتر بمثابة مصادر مضخات فعالة. يتم استخدامها بشكل أساسي في تطبيقات مثل القطع واللحام بالليزر، والكسوة، والمعالجة بالليزر، ووضع العلامات، وأسلحة الليزر عالية الطاقة. تتضمن العملية، المعروفة باسم الضخ المباشر، امتصاص الألياف لضوء المضخة وإصدارها مباشرة كمخرج ليزر بأطوال موجية مثل 1064 نانومتر، و1070 نانومتر، و1080 نانومتر. تُستخدم تقنية الضخ هذه على نطاق واسع في كل من الليزر البحثي والليزر الصناعي التقليدي.
صمام ثنائي ليزر مقترن بالألياف مع 940 نانومتر كمصدر مضخة لليزر الليفي 1550 نانومتر
في مجال ليزر الألياف بطول 1550 نانومتر، يُستخدم عادةً الليزر المقترن بالألياف بطول موجة يبلغ 940 نانومتر كمصادر للمضخات. هذا التطبيق ذو قيمة خاصة في مجال الليزر LiDAR.
تطبيقات خاصة لثنائي الليزر المقترن بالألياف بطول 790 نانومتر
لا تعمل أشعة الليزر المقترنة بالألياف عند 790 نانومتر كمصادر ضخ لليزر الليفي فحسب، ولكنها قابلة للتطبيق أيضًا في ليزر الحالة الصلبة. وهي تستخدم بشكل أساسي كمصادر مضخات لليزر الذي يعمل بالقرب من الطول الموجي 1920 نانومتر، مع تطبيقات أساسية في التدابير المضادة الكهروضوئية.
التطبيقاتالليزر المقترن بالألياف كمصادر ضخ لليزر ذو الحالة الصلبة
بالنسبة لأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة التي ينبعث منها ما بين 355 نانومتر و532 نانومتر، فإن الليزر المقترنة بالألياف ذات الأطوال الموجية 808 نانومتر، و880 نانومتر، و878.6 نانومتر، و888 نانومتر هي الخيارات المفضلة. وتستخدم هذه على نطاق واسع في البحث العلمي وتطوير ليزر الحالة الصلبة في الطيف البنفسجي والأزرق والأخضر.
التطبيقات المباشرة لليزر أشباه الموصلات
تشتمل تطبيقات ليزر أشباه الموصلات المباشرة على الإخراج المباشر، واقتران العدسات، وتكامل لوحة الدائرة، وتكامل النظام. تُستخدم أشعة الليزر المقترنة بالألياف ذات الأطوال الموجية مثل 450 نانومتر، و525 نانومتر، و650 نانومتر، و790 نانومتر، و808 نانومتر، و915 نانومتر في تطبيقات مختلفة بما في ذلك الإضاءة، وفحص السكك الحديدية، ورؤية الآلة، وأنظمة الأمان.
متطلبات مصدر مضخة ليزر الألياف وأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة.
للحصول على فهم تفصيلي لمتطلبات مصدر المضخة لأشعة الليزر الليفية وأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة، من الضروري الخوض في تفاصيل كيفية عمل أجهزة الليزر هذه ودور مصادر المضخة في وظائفها. هنا، سوف نتوسع في النظرة العامة الأولية لتغطية تعقيدات آليات الضخ، وأنواع مصادر المضخة المستخدمة، وتأثيرها على أداء الليزر. يؤثر اختيار مصادر المضخة وتكوينها بشكل مباشر على كفاءة الليزر وطاقة الإخراج وجودة الشعاع. يعد الاقتران الفعال ومطابقة الطول الموجي والإدارة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية لتحسين الأداء وإطالة عمر الليزر. تستمر التطورات في تكنولوجيا الصمام الثنائي الليزري في تحسين أداء وموثوقية كل من ليزر الألياف والليزر ذو الحالة الصلبة، مما يجعلها أكثر تنوعًا وفعالية من حيث التكلفة لمجموعة واسعة من التطبيقات.
- متطلبات مصدر مضخة ليزر الألياف
الثنائيات الليزريةكمصادر المضخة:تستخدم ليزرات الألياف في الغالب الثنائيات الليزرية كمصدر للمضخة نظرًا لكفاءتها وحجمها الصغير وقدرتها على إنتاج طول موجي محدد من الضوء يطابق طيف الامتصاص للألياف المخدرة. اختيار الطول الموجي لليزر ديود أمر بالغ الأهمية؛ على سبيل المثال، يعتبر الإيتربيوم (Yb) من المنشطات الشائعة في ليزر الألياف، والذي يتمتع بذروة امتصاص مثالية تبلغ حوالي 976 نانومتر. لذلك، يُفضل استخدام ثنائيات الليزر التي تنبعث عند هذا الطول الموجي أو بالقرب منه لضخ ليزر الألياف المنشط بـ Yb.
تصميم الألياف المزدوجة:لزيادة كفاءة امتصاص الضوء من الثنائيات الليزرية للمضخة، غالبًا ما تستخدم ليزرات الألياف تصميمًا مزدوجًا من الألياف. يتم تطعيم اللب الداخلي بوسط الليزر النشط (على سبيل المثال، Yb)، بينما تقوم طبقة الكسوة الخارجية الأكبر حجمًا بتوجيه ضوء المضخة. يمتص القلب ضوء المضخة وينتج عمل الليزر، بينما تسمح الكسوة بكمية أكبر من ضوء المضخة للتفاعل مع القلب، مما يعزز الكفاءة.
مطابقة الطول الموجي وكفاءة الاقتران: لا يتطلب الضخ الفعال اختيار ثنائيات الليزر ذات الطول الموجي المناسب فحسب، بل يتطلب أيضًا تحسين كفاءة الاقتران بين الثنائيات والألياف. يتضمن ذلك محاذاة دقيقة واستخدام المكونات البصرية مثل العدسات والمقرنات لضمان حقن الحد الأقصى من ضوء المضخة في قلب الألياف أو الكسوة.
-ليزر الحالة الصلبةمتطلبات مصدر المضخة
الضخ البصري:إلى جانب ثنائيات الليزر، يمكن ضخ ليزر الحالة الصلبة (بما في ذلك الليزر السائب مثل Nd:YAG) بصريًا باستخدام مصابيح فلاش أو مصابيح قوسية. تبعث هذه المصابيح طيفًا واسعًا من الضوء، يتطابق جزء منه مع نطاقات الامتصاص لوسط الليزر. على الرغم من أنها أقل كفاءة من ضخ الصمام الثنائي بالليزر، إلا أن هذه الطريقة يمكن أن توفر طاقات نبضية عالية جدًا، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب طاقة ذروة عالية.
تكوين مصدر المضخة:يمكن أن يؤثر تكوين مصدر المضخة في ليزر الحالة الصلبة بشكل كبير على أدائها. يعد الضخ النهائي والضخ الجانبي من التكوينات الشائعة. يوفر الضخ النهائي، حيث يتم توجيه ضوء المضخة على طول المحور البصري لوسط الليزر، تداخلًا أفضل بين ضوء المضخة ووضع الليزر، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى. يعتبر الضخ الجانبي، على الرغم من كونه أقل كفاءة، أبسط ويمكن أن يوفر طاقة إجمالية أعلى للقضبان أو الألواح ذات القطر الكبير.
الإدارة الحرارية:يحتاج كل من ليزر الألياف والليزر ذو الحالة الصلبة إلى إدارة حرارية فعالة للتعامل مع الحرارة الناتجة عن مصادر المضخة. في ليزر الألياف، تساعد مساحة السطح الممتدة للألياف في تبديد الحرارة. في ليزر الحالة الصلبة، تعد أنظمة التبريد (مثل التبريد بالماء) ضرورية للحفاظ على التشغيل المستقر ومنع العدسات الحرارية أو تلف وسط الليزر.
وقت النشر: 28 فبراير 2024