Hvorfor kan ikke højeffektfiberlaserdioder bruge en-mode fiber?

Med de kontinuerlige gennembrud i kontinuerlig højeffektFiberlaserTeknologi, fiberlaserteknologi er blevet vidt brugt i industriel behandling, medicinsk behandling, rumfart og andre felter.

I forfølgelsen af ​​højere effektudgang er højeffektfiberlaserdioder uforenelige med optiske fibre med enkelt-mode. Fordi kernediameteren for optiske fibre med en enkelt tilstand er lille, og den numeriske blænde er begrænset, er det vanskeligt at parre og transmittere de højenergi-optiske signaler genereret af højeffektfiberlaserdioder, hvilket resulterer i tab og forvrængning af optiske signaler under transmission, hvilket alvorligt vil begrænse den overordnede ydelse og anvendelseseffekt af fiberlasersystemer.

Karakteristika for højeffektfiberlaserdioder:
Arbejdsprincip:Laser genereres baseret på det stimulerede strålingsprincip for halvlederdioder, og lys overføres og amplificeres gennem optiske fiberstrukturer. Under virkningen af ​​pumpekilden er partiklerne i arbejdsmaterialet begejstret for et højt energiniveau, danner en partikelantal inversionsfordeling, hvorved lysforstærkning af lys og udsender lasere af specifikke bølgelængder og kræfter gennem tilstandsvalget af resonanshulen.
Strømkarakteristika:Har normalt en relativt høj udgangseffekt, der kan imødekomme behovene i nogle scenarier, der kræver høj energiudgang, såsom materialebehandling, medicinske og andre felter. For eksempel er Kilowatt-klasse fiberlasere allerede relativt almindelige og kan bruges til skæring, svejsning og andre processer i storskala industriel fremstilling.
Strålekvalitet:Generelt har den god strålekvalitet. Dens outputstråle er for det meste grundlæggende tværgående tilstand eller lav ordens tilstand med høj lysstyrke og lav divergensvinkel. Dette gør det muligt for det at opnå en mindre pletstørrelse og højere effekttæthed efter fokusering, hvilket er gavnligt for at forbedre behandlingsnøjagtigheden og effektiviteten. Der er dog stadig forskelle sammenlignet med kravene til en-mode fiber til strålekvalitet. Enkelt-mode fiber kræver højere bjælkekvalitet og mindre pletstørrelse, og laseren genereret af højeffekt fiber laserdiode kan have visse vanskeligheder, når de kobles til en-mode fiber, hvilket kræver specielt optisk systemdesign og optimering.

Enkelt-mode fiberegenskaber:
Struktur og princip:Det består af en kerne, beklædning og belægning. Lys formerer sig aksialt i kernen på en total reflektionsmåde og kan kun transmittere en lysstilstand. Dens maksimale kernediameter er generelt 9μM eller 10μm, og diameteren på beklædningen er ca. 125μm. Fordi kernediameteren er lille og tæt på bølgelængden af ​​lys, kan lys kun udbrede sig langs kernens aksiale retning, når man forplantes i den, undgår modstandsspredning og derved sikrer højere transmissionskvalitet.
Fordele:
Lavt tab:Transmissionstabet af enkelt-mode optisk fiber er relativt lille, normalt mellem 0. 2dB/km og 0. 4dB/km, som gør det muligt at overføres signalet over en længere afstand i den optiske fiber uden for meget relæforstærkning og kan understøtte transmissionsafstande på op til 80 kilometre eller endda længere.
Lille spredning:Fordi kun en lysstilstand kan overføres, er der ingen inter-mode spredning, og den samlede spredning er lille. Ved en bølgelængde på 1,31 μm er materialedispersionen og bølgelederdispersionen af ​​enkelt-mode optisk fiber positive og negative, og størrelserne er nøjagtigt lige, hvilket gør 1,31μm bølgelængdeområdet til et ideelt arbejdsvindue til optisk fiberkommunikation, som kan opnå højhastighedsdatatransmission.
Høj pålidelighed:Det har god holdbarhed og korrosionsbestandighed, påvirkes ikke af kemiske eller andre miljøfaktorer, kan opretholde en bestemt transmissionskvalitet i lang tid og er velegnet til langdistance-datakommunikation.
Stærk anti-interferensevne: Da den enkelt-mode optiske fiberdesign opfylder den optiske enkelt transmissionstilstand, kan det effektivt reducere spredningen af ​​lys, så det påvirkes ikke let af elektromagnetisk interferens fra omverdenen og er egnet til langdistance-datakommunikation.

Der er hovedsageligt følgende grunde til, at højeffektfiberlaserdioder ikke kan bruge enkelt-mode optiske fibre:
Mode uoverensstemmelse:
Lysudgangen med højeffektfiberlaserdioder kan indeholde flere tilstande, mens optiske fibre med en enkelt tilstand kun kan transmittere en lysstilstand. Når multi-mode optiske signaler kommer ind i enkelt-mode optiske fibre, vil problemer såsom tilstandskonvertering og lav koblingseffektivitet forekomme, hvilket resulterer i øget tab af optiske signaler under transmission, hvilket påvirker transmissionsydelse. For eksempel kan multi-mode laserdioder være godt kombineret med optiske fibre med flere mode, fordi begge understøtter flere tilstande med lysoverførsel, men højeffektfiberlaserdioder og optiske fibre med en enkelt tilstand er vanskelige at opnå effektiv kobling.
Forskel på spotstørrelse:
Den lysemitterende overfladestørrelse af højeffektfiberlaserdioder er normalt stor, mens kernestørrelsen af ​​optiske fibre med en enkelt tilstand er lille, generelt et par mikron. Dette gør det vanskeligt at parre sig i lyset i kernen i optiske fibre med en enkelt tilstand, hvilket resulterer i store koblingstab. I nogle praktiske anvendelser på grund af forskellen i spotstørrelse kan der kræves komplekse optiske systemer for at justere spotstørrelsen for at rumme optiske fibre med en enkelt tilstand, men dette vil øge systemets omkostninger og kompleksitet.
Aberration og bjælkekvalitet:
Selvom laserdioder med høj effekt har en bestemt bjælkekvalitet, er der stadig et hul med den højpræcision, lav-adrationsbjælke-kvalitet, der kræves af enkelt-mode optiske fibre. Aberrationer kan forårsage problemer, såsom faseforvrængning, når lys overføres i optiske fibre, hvilket yderligere påvirker transmissionseffekten. I kommunikationssystemer med høj præcision kan afvigelser forårsage signalforvrængning og reducere kommunikationskvaliteten.

Løsninger og applikationsforslag
Brug multimode optisk fiber:Til laserdioder med høj effekt kan en matchende multimodet optisk fiber vælges til lysoverførsel for at forbedre koblingseffektiviteten og transmissionsydelsen.
Valg af applikationsscenarie:I henhold til specifikke applikationskrav skal du veje nødvendigheden af ​​at bruge højeffektfiberlaserdioder og optiske fibre med enkelt-mode. I nogle applikationsscenarier, hvor effektkravene ikke er særlig høje, men transmissionsafstanden og båndbreddekravene er høje, kan andre typer lyskilder overvejes i kombination med enkelt-mode optiske fibre.

Diodes med høj effekt fiber laserdioder kan ikke bruge optiske fibre med enkelt mode, hovedsageligt på grund af problemer såsom tilstandsmismatch, forskelle i spotstørrelse og inkonsekvent strålekvalitet. I praktiske applikationer skal fibertypen og lyskilde -kombinationen for at opnå den bedste transmissionspræstation og applikationseffekt rimeligt vælges i henhold til specifikke behov.

Kontaktoplysninger:

Hvis du har nogen ideer, er du velkommen til at tale med os. Uanset hvor vores kunder er, og hvad vores krav er, vil vi følge vores mål om at give vores kunder høj kvalitet, lave priser og den bedste service.