Áp dụng laser sợi 1550nm

Laser sợi quang 1550nmlà một laser hồng ngoại trung bình dựa trên sợi pha tạp erbium (EDF) hoặc sợi pha tạp ER/Yb (sợi pha tạp ER/YB) Truyền thông, LIDAR, điều trị y tế, xử lý công nghiệp và quốc phòng.

Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ laser sợi, các laser 1550nm đã tạo ra những đột phá đáng kể về sức mạnh, chất lượng chùm tia và khả năng điều chỉnh . Bài viết này giới thiệu một cách có hệ thống các nguyên tắc kỹ thuật và lợi thế cốt lõi của các ứng dụng cụ thể của nó {

Nguyên tắc kỹ thuật và lợi thế của laser sợi quang 1550nm
1. Nguyên tắc làm việc
Laser sợi quang 1550nm thường sử dụng sợi pha tạp erbium làm trung bình tăng và 980nm hoặc 1480nm điốt (LDS) khi nguồn bơm . Đơn giản như sau:

Trạng thái cơ bản (⁴i₁₅/₂) → trạng thái kích thích (⁴I₁₃/₂): 1550 nm photon được tạo ra thông qua các chuyển tiếp không bức xạ .

Trong các sợi pha tạp Erbium-Ytterbium, các ion Ytterbium (YB³⁺) có thể tăng cường hiệu quả hấp thụ bơm và tăng công suất đầu ra laser .}}}}}}}}}}}}}}}}

2. Ưu điểm kỹ thuật

So với các laser bước sóng khác (chẳng hạn như 1064nm, 10,6 μM Laser), laser sợi 1550nm có những lợi thế sau:

An toàn mắt

Yếu tố nguy cơ võng mạc (MPE, phơi nhiễm tối đa cho phép) của laser 1550nm thấp hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy và laser gần hồng ngoại (như 1064nm), làm cho nó an toàn hơn trong môi trường mở (như LIDAR, ứng dụng quân sự) .}}}

Mất truyền qua sợi thấp

1550nm được đặt trong cửa sổ truyền thứ ba của sợi thạch anh (dải c, 1530-1565 nm), với mất chỉ khoảng 0 . 2 dB/km, phù hợp cho giao tiếp quang học đường dài.

Chất lượng và sự ổn định của chùm tia cao

Cấu trúc ống dẫn sóng của laser sợi cho nó một chất lượng chùm gần với giới hạn nhiễu xạ (M²≈1), phù hợp cho gia công chính xác và cảm biến quang học .}

Khả năng điều chỉnh và độ rộng đường hẹp

Thông qua cách tử Bragg Fiber (FBG) hoặc bộ lọc có thể điều chỉnh, điều chỉnh bước sóng (như 1520-1620 nm) và đầu ra đường dài mức độ khz có thể đạt được, phù hợp cho giao tiếp quang học kết hợp và quang phổ laser .}

Khả năng mở rộng công suất cao

Sử dụng cấu trúc bộ khuếch đại công suất dao động chính (MOPA), laser sợi quang 1550nm có thể đạt được mức độ đầu ra của cấp độ WATT đến kilowatt, đáp ứng nhu cầu cắt công nghiệp, LIDAR, v.v.}

Các ứng dụng chính của tia laser sợi 1550nm
1. truyền thông dữ liệu và truyền dữ liệu sợi quang
1550nm là bước sóng cốt lõi của giao tiếp quang học và các ứng dụng chính của nó bao gồm:

(1) Giao tiếp sợi quang đường dài
Các đặc tính tổn thất thấp của laser 1550nm làm cho nó trở thành nguồn ánh sáng ưa thích cho cáp quang ngầm và giao tiếp liên lục địa TBPS .

(2) Ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc (DWDM)
Trong các trung tâm dữ liệu và mạng 5G, công nghệ DWDM sử dụng nhiều kênh bước sóng (như 40/80/160 kênh) gần 1550nm để đạt được truyền dữ liệu tốc độ cao và cải thiện việc sử dụng băng thông sợi .

(3) Giao tiếp quang học mạch lạc
Laser thông báo thông tin hẹp 1550nm (độ rộng của dòng<100 kHz) combined with high-order modulation formats (such as QPSK, 16-QAM) can achieve a single-wavelength transmission rate of more than 100 Gbps, and are widely used in backbone networks and metropolitan area networks.

2.
(1) LIDAR lái xe tự trị
So với lidar 905nm, LIDAR 1550nm có độ thâm nhập khí quyển mạnh hơn và an toàn mắt, và đã trở thành lựa chọn chính cho lái xe tự trị cao cấp (như waymo và luminar)

(2) Viễn thám khí quyển và giám sát khí tượng
Lidar hấp thụ vi sai (quay số) sử dụng các laser 1550nm để phát hiện nồng độ hơi nước (H₂O) và carbon dioxide (Co₂) trong khí quyển để nghiên cứu khí hậu và giám sát ô nhiễm .}

3. y tế và hình ảnh sinh học
(1) Làm đẹp bằng laser và điều trị da
1550nm laser phân đoạn không sáng (như fraxel) có thể kích thích tái tạo collagen và được sử dụng cho các ứng dụng mỹ phẩm như loại bỏ nếp nhăn và sửa chữa sẹo .}

Trong điều trị bằng mạch máu, laser 1550nm có thể làm nóng có chọn lọc hemoglobin để điều trị kín các tĩnh mạch nhện và tĩnh mạch giãn .

(2) Chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT)
Các hệ thống OCT 1550nm (như OCT OCT) có độ sâu thâm nhập mô sâu hơn (~ 2 mm) và có thể được sử dụng để chẩn đoán sớm các bệnh võng mạc và bệnh tăng nhãn áp .}}}}}}}}}}}}}}}

4. Xử lý và cảm nhận công nghiệp
(1) Xử lý vật liệu chính xác
Laser 1550nm phù hợp để cắt mịn và đánh dấu các loại nhựa và màng polymer và được sử dụng rộng rãi trong bao bì điện tử và sản xuất mạch linh hoạt .

(2) Cảm biến sợi quang
Các cảm biến 1550nm dựa trên các cách tử Bragg sợi (FBG) có thể được sử dụng để theo dõi sự thay đổi của biến dạng và nhiệt độ trong các cấu trúc như cầu, máy bay và đường ống dẫn dầu để đạt được sự theo dõi sức khỏe cấu trúc (SHM).}

5. Bảo mật và bảo mật
(1) Giao tiếp quang không gian trống (FSO)
Các đặc điểm chống xen kẽ và xác suất thấp của các đặc điểm chặn (LPI) của laser 1550nm làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho giao tiếp bí mật quân sự .

(2) Các biện pháp đối phó hồng ngoại và mù laser
Có thể sử dụng tia laser 1550nm công suất cao để can thiệp vào tên lửa dẫn đường hồng ngoại hoặc như một vũ khí rực rỡ không gây chết người .

Xu hướng phát triển trong tương lai
Laser sợi cực nhanh
Laser femtosecond 1550nm có triển vọng ứng dụng rộng trong quang học phi tuyến (như thế hệ Terahertz) và xử lý micro-nano .
Tích hợp quang tử và quang tử silicon
Các chip laser 1550nm dựa trên quang tử silicon có thể làm giảm chi phí của các mô -đun truyền thông quang học và thúc đẩy sự phát triển của kết nối quang học trong các trung tâm dữ liệu .}
Giao tiếp và điện toán lượng tử
1550nm Nguồn photon đơn có giá trị lớn trong phân phối khóa lượng tử (QKD) và điện toán lượng tử quang .

Laser sợi quang 1550nm đã trở thành công nghệ chính trong các trường liên lạc quang học, LIDAR, Y tế và phòng thủ do lợi thế của chúng như an toàn mắt, mất chất lượng cao và chất lượng chùm cao . Công nghiệp Optoelectronics .

Thông tin liên hệ:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, vui lòng nói chuyện với chúng tôi . Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ làm theo mục tiêu của chúng tôi để cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất .}