Tại sao các điốt laser sợi công suất cao không thể sử dụng sợi đơn?

Với những đột phá liên tục trong công suất cao liên tụcLaser sợiCông nghệ, công nghệ laser sợi đã được sử dụng rộng rãi trong xử lý công nghiệp, điều trị y tế, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác.

Để theo đuổi sản lượng công suất cao hơn, các điốt laser sợi công suất cao không tương thích với các sợi quang đơn chế độ. Bởi vì đường kính lõi của các sợi quang đơn chế độ nhỏ và khẩu độ số bị hạn chế, rất khó để kết hợp hiệu quả và truyền các tín hiệu quang năng lượng cao được tạo ra bởi các điốt laser sợi công suất cao, dẫn đến tổn thất và biến dạng các tín hiệu quang học trong quá trình truyền, điều này sẽ gây ra hiệu suất tổng thể.

Đặc điểm của điốt laser sợi công suất cao:
Nguyên tắc làm việc:Laser được tạo ra dựa trên nguyên tắc bức xạ được kích thích của điốt bán dẫn, và ánh sáng được truyền và khuếch đại thông qua các cấu trúc sợi quang. Theo tác động của nguồn bơm, các hạt trong vật liệu làm việc được kích thích ở mức năng lượng cao, tạo thành phân phối đảo ngược số hạt, do đó nhận ra khuếch đại ánh sáng và xuất ra các laser của các bước sóng và công suất cụ thể thông qua việc lựa chọn chế độ của khoang cộng hưởng.
Đặc điểm sức mạnh:Thông thường có công suất sản lượng tương đối cao, có thể đáp ứng nhu cầu của một số kịch bản đòi hỏi đầu ra năng lượng cao, chẳng hạn như xử lý vật liệu, y tế và các lĩnh vực khác. Ví dụ, laser sợi lớp kilowatt đã tương đối phổ biến và có thể được sử dụng để cắt, hàn và các quy trình khác trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn.
Chất lượng chùm tia:Nói chung, nó có chất lượng chùm tốt. Dầm đầu ra của nó chủ yếu là chế độ ngang cơ bản hoặc chế độ bậc thấp, với độ sáng cao và góc phân kỳ thấp. Điều này cho phép nó có được kích thước điểm nhỏ hơn và mật độ công suất cao hơn sau khi tập trung, điều này có lợi để cải thiện độ chính xác và hiệu quả của xử lý. Tuy nhiên, vẫn còn sự khác biệt so với các yêu cầu của sợi một chế độ đối với chất lượng chùm tia. Sợi một chế độ đòi hỏi chất lượng chùm tia cao hơn và kích thước điểm nhỏ hơn, và laser được tạo ra bởi diode laser sợi công suất cao có thể gặp một số khó khăn nhất định khi được ghép thành sợi chế độ đơn, đòi hỏi thiết kế và tối ưu hóa hệ thống quang đặc biệt.

Đặc điểm sợi đơn chế độ:
Cấu trúc và nguyên tắc:Nó bao gồm một lõi, ốp và lớp phủ. Ánh sáng lan truyền theo trục trong lõi theo cách hoàn toàn phản xạ và chỉ có thể truyền một chế độ ánh sáng. Đường kính lõi tối đa của nó thường là 9μm hoặc 10μm, và đường kính của lớp phủ là khoảng 125μm. Do đường kính lõi nhỏ và gần với bước sóng của ánh sáng, ánh sáng chỉ có thể lan truyền dọc theo hướng trục của lõi khi lan truyền trong đó, tránh phân tán chế độ, do đó đảm bảo chất lượng truyền cao hơn.
Thuận lợi:
Mất thấp:Mất truyền của sợi quang đơn chế độ là tương đối nhỏ, thường là giữa 0. 2DB/km và 0.
Phân tán nhỏ:Bởi vì chỉ có một chế độ ánh sáng có thể được truyền đi, không có sự phân tán giữa các chế độ và tổng phân tán là nhỏ. Ở bước sóng 1,31μm, sự phân tán vật liệu và phân tán ống dẫn sóng của sợi quang đơn chế độ là dương và âm, và kích thước chính xác bằng nhau, làm cho vùng bước sóng 1,31μm trở thành một cửa sổ làm việc lý tưởng cho giao tiếp sợi quang, có thể đạt được truyền dữ liệu tốc độ cao.
Độ tin cậy cao:Nó có độ bền tốt và khả năng chống ăn mòn, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố hóa học hoặc môi trường khác, có thể duy trì chất lượng truyền nhất định trong một thời gian dài và phù hợp cho giao tiếp dữ liệu đường dài.
Khả năng chống giao thoa mạnh: Vì thiết kế sợi quang đơn chế độ đáp ứng chế độ truyền đơn quang, nên nó có thể làm giảm hiệu quả sự tán xạ ánh sáng, do đó nó không dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ từ thế giới bên ngoài và phù hợp cho giao tiếp dữ liệu đường dài.

Chủ yếu có những lý do sau đây tại sao các điốt laser sợi công suất cao không thể sử dụng sợi quang đơn chế độ:
Chế độ không phù hợp:
Đầu ra ánh sáng bởi các điốt laser sợi công suất cao có thể chứa nhiều chế độ, trong khi các sợi quang chế độ đơn chỉ có thể truyền một chế độ ánh sáng. Khi các tín hiệu quang đa chế độ đi vào các sợi quang đơn chế độ, các vấn đề như chuyển đổi chế độ và hiệu suất khớp nối thấp sẽ xảy ra, dẫn đến tăng mất tín hiệu quang trong quá trình truyền, ảnh hưởng đến hiệu suất truyền. Ví dụ, các điốt laser đa chế độ có thể được kết hợp tốt với các sợi quang đa chế độ vì cả hai đều hỗ trợ nhiều chế độ truyền ánh sáng, nhưng các điốt laser sợi công suất cao và các sợi quang chế độ đơn rất khó đạt được kết hợp hiệu quả.
Chênh lệch kích thước điểm:
Kích thước bề mặt phát sáng của các điốt laser sợi công suất cao thường lớn, trong khi kích thước lõi của sợi quang đơn chế độ nhỏ, thường là một vài micron. Điều này gây khó khăn cho việc kết hợp ánh sáng một cách hiệu quả vào lõi của các sợi quang đơn chế độ, dẫn đến tổn thất khớp nối lớn. Trong một số ứng dụng thực tế, do sự khác biệt về kích thước điểm, các hệ thống quang học phức tạp có thể được yêu cầu để điều chỉnh kích thước điểm để phù hợp với các sợi quang đơn chế độ, nhưng điều này sẽ làm tăng chi phí và độ phức tạp của hệ thống.
Quang sai và chất lượng chùm tia:
Mặc dù các điốt laser sợi công suất cao có chất lượng chùm tia nhất định, nhưng vẫn có một khoảng cách với chất lượng chùm tia điểm cao, có độ chính xác cao được yêu cầu bởi các sợi quang đơn chế độ. Viêm quang có thể gây ra các vấn đề như biến dạng pha khi ánh sáng được truyền trong các sợi quang, ảnh hưởng thêm đến hiệu ứng truyền. Trong các hệ thống giao tiếp có độ chính xác cao, quang sai có thể gây ra biến dạng tín hiệu và giảm chất lượng giao tiếp.

Giải pháp và đề xuất ứng dụng
Sử dụng sợi quang đa chế độ:Đối với các điốt laser sợi công suất cao, có thể chọn một sợi quang đa chế độ phù hợp để truyền ánh sáng để cải thiện hiệu quả của khớp nối và hiệu suất truyền.
Lựa chọn kịch bản ứng dụng:Theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể, cân nhắc sự cần thiết của việc sử dụng các điốt laser sợi công suất cao và sợi quang đơn chế độ. Trong một số kịch bản ứng dụng trong đó các yêu cầu năng lượng không đặc biệt cao nhưng khoảng cách truyền và yêu cầu băng thông cao, các loại nguồn ánh sáng khác có thể được xem xét kết hợp với các sợi quang đơn chế độ.

Các điốt laser sợi công suất cao không thể sử dụng các sợi quang đơn chế độ, chủ yếu là do các vấn đề như không khớp chế độ, chênh lệch kích thước điểm và chất lượng chùm tia không nhất quán. Trong các ứng dụng thực tế, để đạt được hiệu suất truyền và hiệu ứng ứng dụng tốt nhất, loại sợi và kết hợp nguồn sáng nên được lựa chọn hợp lý theo nhu cầu cụ thể.

Thông tin liên hệ:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng, hãy 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.