Ühe ribaga dioodlaseri piirangud ja töökindlus

Jun 22, 2017

Jäta sõnum

Kaasaegne ühe ribaga dioodlaserpumbaga suure võimsusega valgusdiood või diood, mitmemoodiline ühe vardaga, tavaliselt ühe südamiku vooderdamise kaudu südamiku ümber. See on tavaliselt 5–12 ühemoodilist südamiku läbimõõtu μM. Topeltvooderdatud kiud seotakse haruldaste muldmetallide ioonidega, nagu neodüüm, erbium, ytterbium ja tuulium, sisemise ühemoodilise südamiku abil. Vooder on valmistatud madala murdumisnäitajaga legeeritud klaasist. Pumba valgus süstitakse ümbrisesse ja piki konstruktsiooni, läbides aktiivse südamiku ja tekitades osakeste arvu inversiooni.

Emissiooni lainepikkus valitakse kiu ja mis tahes tüüpi peegeldumisfunktsiooni järgi (tüüpiline näide on Braggi restid).

Laser koosneb topeltkattega kiust rullist, kahest peeglist ja pumbaallikast. Pumbaallikaks võib olla üks valgusdiood, dioodiriba või pumbatav ühe tulbaga dioodlaser

Konfiguratsioon sisaldab ühemoodilisi pidevaid ühe ribaga dioodlasereid, mida saab kiiresti reguleerida üle 100 kHz; Ramani sageduse nihe; Q; kordaja ja kolmekordne; ja peaaegu pidev laine (QCW). Väljund sisaldab UV-, nähtavat ja infrapuna-lähedast spektroskoopiat.

Q-lülitiga ühe ribaga dioodlaserid on tavaliselt valmistatud väikese võimsusega, integreeritud patsimodulaatoriga läbi nanosekundiliste impulsslaseriseemnete kiudvõimendite seeria. Kiudvõimendid, näiteks ühe ribaga dioodlaserid, valmistatakse sama tehnikat kasutades; laser ei sisalda siiski lõpp-indutseeritud laseri efekte. Need laserid on täielikult monoliitsed, mis suudavad toota nanosekundilisi impulsse vahemikus 20 kuni> 200 kHz.

Ramani üheribaline dioodlaser ühemoodilise üheribalise dioodlaseriga splaissimiseks spiraali sisaldava ühemoodilise spetsiaalkiuduni indutseeris Ramani sageduse nihke soovitud lainepikkusele

Pumbatavad ühe ribaga dioodlaserid

Dioodribasid saab kasutada ühe ribaga dioodlaserite ergastamiseks. Tavaliselt kasutatakse kiudude otsapumbaga ja sobivas lahtises optikas aktiivkiu esimese pakendina tsentraliseeritud pumbavalgust. Aja jooksul on suure võimsusega dioodribal piiratud kogu võimsuse paranemise, kiirte jõudluse ja eluea pikkus 10 000 tundi või rohkem, kuigi jahutusvajadused, impulsside käitlemise piirangud ja töökindlus on piiratud.

Ühetoruliste pumbadioodide eelised. Peamine eelis on see, et nende jahutamiseks pole vaja vett, neid saab kiudude kaudu aktiivsesse keskkonda sisestada väga suure efektiivsusega, ilma täiendava optikata ega vaja reguleerimist. Lisaks võib üks valgusdiood pakkuda pideva laine ja modulatsioonimehhanismide korral suuremat väljundvõimsust ja paremaid valgusvihu omadusi ning enam kui 200 000 töötundi.

Üherežiimilised ühe ribaga dioodlaserid

Ühemoodilised ühe ribaga dioodlaserid on kaubandusturul saadaval alates mõnest kuni 3000 vatti väljundini. Lisaks on ühemoodilised ühe ribaga dioodlaserid tootnud kallima kiudtehnoloogia abil 20 kilovatti eriprojekte. Need seadmed töötavad tavaliselt pidevalt; seadet saab siiski üle 50 kHz moduleerida. Modulatsioonirežiimis on seadmel keskmine tippvõimsus. M ühemoodilise kiu kaudu, mille kaks on väiksem kui 1,1. Laseri põikrežiim on puhtalt Gaussi jaotus.

Näiteks kollimeerib 25 mm kollimaator kiirt, mille tulemuseks on 5 mm 1 / E kaks täis 0,3 mrad lahknevust. Ütterbiumi abil legeeritud ühe tulbaga dioodlaseriga on viimase objektiivi lisamisel saadud punkt võrdne lõpliku fookuskaugusega, jagatuna kollimaatori fookuskaugusega, mis on 7 korda suurem kui kiu läbimõõt. Lõpliku fookusega 100 mm ja 25 mm kollimaatorläätsega on punkti suurus lõpuks 28 uM

Kuna konfiguratsioonifail on ühemoodilise kiu funktsioon, mitte kuum tööpunkt, näiteks traditsioonilised tahkislaserid, toodavad ühe ribaga dioodlaserid kogu tööpiirkonnas sama kiire ristlõike. Moduleerimine toimub pumba dioodi pööramise ja lõpuleviimisega, võimaldades seadet moduleerida kõrgsagedusel või ühe impulsiga. Traditsiooniliste tahkisdioodlaserite puhul, millel on täiuslik ristlõige, pole soojendusaega vaja ja seda saab kasutada paljudes stabiilsetes keskkonnatingimustes (võimsuse ja kiirte kvaliteet). Neid lasereid saab triivida juhusliku lineaarse väljundiga ja need võivad tavaliselt varieeruda vahemikus 10–100 protsenti nimivõimsusest, ilma et fookuspunkti lõplik läbimõõt oleks lahknenud või muutuks.

Kilovatt- ja kõrgemad ühe ribaga dioodlaserid paralleelselt suure läbimõõduga kiudoptilise ühemoodilise ühevarulise dioodlaseri tootmise käivitamisega. Siinkohal pole laser enam üks vorm; sellest tulenev kiirekiirus on aga parem kui enamikul kaubanduslikest tööstuslikest kilovatt-klassi laseritest (joonis 3). Näiteks pakuvad 8-kilovatised ühe ribaga dioodlaserid 100 μm südamiku läbimõõduga astmekiust tooteid, mis on väiksemad kui 4,5 mm x radiaan. Kilovattklassi ühe ribaga dioodlaserite lahkarvamused paranevad jätkuvalt suure võimsusega üherežiimilise mooduli kasutamise tõttu. Lähiväljal on tala profiilil sirgjooneline suhe Gaussian, mis annab olulisi eeliseid materjalide töötlemise rakendustes

Uusim üheriba dioodlaser on peaaegu pidev. Nendel seadmetel on kõrge tippvõimsus ja madalam keskmine võimsus ning neid saab toota üsna madalate kuludega kui CW versioon. Näiteks 20 kW tippvõimsus ja keskmise võimsusega 2 kW poolpidev laser on umbes viis korda odavamad kui 20 kW CW laser. Need sobivad ideaalselt paljudes tööstuslikes rakendustes, mis nõuavad pikka impulsi laiust ja tippvõimsust, näiteks punktkeevitamine, õmbluste keevitamine ja puurimine. Kavandatud olemasolevate YAG-laserite asendamiseks nende minimaalse hoolduse ja odavate peaaegu pidevate laserite tõttu saab hõlpsasti paigaldada olemasolevatesse süsteemidesse. Saadaval on ühe- ja mitmeliigilised versioonid.