Atsauce vienmoda šķiedru lāzera izvēlei

Atsauce izvēleivienmoda šķiedru lāzers
Praktiskos pielietojumos piemērota viena režīma izvēlešķiedru lāzersprasa sistemātisku dažādu parametru izvērtēšanu, lai nodrošinātu, ka tā veiktspēja atbilst konkrētām lietojumprogrammas prasībām, darbības videi un budžeta ierobežojumiem. Šajā sadaļā tiks sniegta praktiska atlases metodoloģija, kuras pamatā ir prasības.
Atlases stratēģija, kuras pamatā ir pielietojuma scenāriji
Veiktspējas prasības attiecībā uzlāzeridažādos lietojuma scenārijos ievērojami atšķiras. Pirmais solis atlasē ir noskaidrot lietojuma pamatprasības.
Precīza materiālu apstrāde un mikro-nano ražošana: Šādi pielietojumi ietver smalko griešanu, urbšanu, pusvadītāju plākšņu griešanu, mikronu līmeņa marķēšanu un 3D drukāšanu utt. Tiem ir ārkārtīgi augstas prasības attiecībā uz staru kvalitāti un fokusēta punkta izmēru. Jāizvēlas lāzers ar M² koeficientu, kas ir pēc iespējas tuvāks 1 (piemēram, <1,1). Izejas jauda jānosaka, pamatojoties uz materiāla biezumu un apstrādes ātrumu. Parasti jauda no desmitiem līdz simtiem vatu var apmierināt lielākās daļas mikroapstrādes prasības. Runājot par viļņa garumu, 1064 nm ir vēlamā izvēle lielākajai daļai metāla materiālu apstrādes, pateicoties tā augstajam absorbcijas ātrumam un zemajām lāzera jaudas izmaksām uz vatu.
Zinātniskā pētniecība un augstas klases mērījumi: Pielietojuma scenāriji ietver optiskās pincetes, auksto atomu fiziku, augstas izšķirtspējas spektroskopiju un interferometriju. Šajās jomās parasti tiek īpaši uzsvērta lāzeru monohromatiskums, frekvences stabilitāte un trokšņa veiktspēja. Priekšroka jādod modeļiem ar šauru līnijas platumu (pat ar vienu frekvenci) un zemas intensitātes troksni. Viļņa garums jāizvēlas, pamatojoties uz konkrēta atoma vai molekulas rezonanses līniju (piemēram, 780 nm parasti tiek izmantots rubīdija atomu dzesēšanai). Interferences eksperimentiem parasti ir nepieciešama nobīdes uzturēšanas izeja. Jaudas prasības parasti nav augstas, un bieži vien pietiek ar vairākiem simtiem milivatu līdz vairākiem vatiem.
Medicīna un biotehnoloģija: Pielietojumi ietver oftalmoloģisko ķirurģiju, ādas ārstēšanu un fluorescences mikroskopijas attēlveidošanu. Acu drošība ir galvenais apsvērums, tāpēc bieži tiek izvēlēti lāzeri ar viļņu garumu 1550 nm vai 2 μm, kas atrodas acu drošības joslā. Diagnostikas lietojumprogrammās uzmanība jāpievērš jaudas stabilitātei; terapeitiskos lietojumos atbilstošā jauda jāizvēlas, pamatojoties uz ārstēšanas dziļumu un enerģijas prasībām. Optiskās pārraides elastība ir liela priekšrocība šādos lietojumos.
Komunikācija un sensori: Šķiedru optiskā sensori, liDAR un kosmosa optiskā komunikācija ir tipiski pielietojumi. Šajos scenārijos ir nepieciešamslāzerslai nodrošinātu augstu uzticamību, pielāgošanās spēju vides apstākļiem un ilgtermiņa stabilitāti. 1550 nm josla ir kļuvusi par vēlamo izvēli, pateicoties tās zemākajiem pārraides zudumiem optiskajās šķiedrās. Koherencēm detekcijas sistēmām (piemēram, koherentam lidaram) kā lokālais oscilators ir nepieciešams lineāri polarizēts lāzers ar ārkārtīgi šauru līnijas platumu.
2. Galveno parametru prioritārā šķirošana
Ņemot vērā daudzus parametrus, lēmumus var pieņemt, pamatojoties uz šādām prioritātēm:
Izšķirošie parametri: Vispirms nosakiet viļņa garumu un stara kvalitāti. Viļņa garumu nosaka pielietojuma pamatprasības (materiāla absorbcijas raksturlielumi, drošības standarti, atomu rezonanses līnijas), un parasti kompromisiem nav vietas. Stara kvalitāte tieši nosaka pielietojuma pamata iespamību. Piemēram, precīzijas apstrādē nevar izmantot lāzerus ar pārāk lielu M².
Veiktspējas parametri: Otrkārt, pievērsiet uzmanību izejas jaudai un līnijas platumam/polarizācijai. Jaudai ir jāatbilst lietojuma enerģijas slieksnim vai efektivitātes prasībām. Līnijas platuma un polarizācijas raksturlielumi tiek noteikti, pamatojoties uz konkrēto lietojuma tehnisko maršrutu (piemēram, vai ir iesaistīti traucējumi vai frekvences dubultošana). Praktiskie parametri: Visbeidzot, ņemiet vērā stabilitāti (piemēram, ilgtermiņa izejas jaudas stabilitāti), uzticamību (bez kļūmēm), jaudas patēriņu, saskarnes saderību un izmaksas. Šie parametri ietekmē integrācijas grūtības un lāzera kopējās ekspluatācijas izmaksas faktiskajā darba vidē.

3. Izvēle un vērtējums starp viena režīma un vairāku režīmu režīmu
Lai gan šis raksts koncentrējas uz vienmodašķiedru lāzeriIr ļoti svarīgi skaidri izprast viena režīma lāzera izvēles nepieciešamību faktiskajā izvēlē. Ja pielietojuma pamatprasības ir visaugstākā apstrādes precizitāte, mazākā termiski ietekmētā zona, maksimāla fokusēšanas spēja vai garākais pārraides attālums, viena režīma šķiedru lāzers ir vienīgā pareizā izvēle. Savukārt, ja pielietojums galvenokārt ietver biezu plākšņu metināšanu, lielu virsmu apstrādi vai lielas jaudas pārraidi nelielos attālumos, un absolūtās precizitātes prasība nav augsta, tad daudzmodu šķiedru lāzeri var kļūt par ekonomiskāku un praktiskāku izvēli to lielākās kopējās jaudas un zemāko izmaksu dēļ.