Reference til valgsingle-mode fiberlaser
I praktiske anvendelser er valg af en passende single-modefiberlaserkræver en systematisk afvejning af forskellige parametre for at sikre, at dens ydeevne matcher specifikke applikationskrav, driftsmiljø og budgetbegrænsninger. Dette afsnit vil give en praktisk udvælgelsesmetode baseret på krav.
Udvælgelsesstrategi baseret på anvendelsesscenarier
Ydelseskravene tillaserevarierer betydeligt på tværs af forskellige anvendelsesscenarier. Det første trin i udvælgelsen er at afklare applikationens kernekrav.
Præcisionsmaterialebehandling og mikro-nanofremstilling: Sådanne anvendelser omfatter finskæring, boring, halvlederwafer-udskæring, mikronniveau-mærkning og 3D-printning osv. De har ekstremt høje krav til strålekvalitet og fokuseret spotstørrelse. Der bør vælges en laser med en M²-faktor så tæt som muligt på 1 (f.eks. <1,1). Udgangseffekten skal bestemmes ud fra materialetykkelsen og behandlingshastigheden. Generelt kan en effekt fra ti til hundredvis af watt opfylde kravene til de fleste mikrobehandlinger. Med hensyn til bølgelængde er 1064 nm det foretrukne valg til de fleste metalmaterialebehandlinger på grund af dens høje absorptionshastighed og lave omkostninger pr. watt lasereffekt.
Videnskabelig forskning og avanceret måling: Anvendelsesscenarier omfatter optiske pincetter, koldatomfysik, højopløsningsspektroskopi og interferometri. Disse felter har normalt en ekstrem stræben efter laseres monokromaticitet, frekvensstabilitet og støjydelse. Modeller med smal linjebredde (selv enkeltfrekvens) og lavintensiv støj bør prioriteres. Bølgelængden bør vælges baseret på resonanslinjen for et specifikt atom eller molekyle (for eksempel bruges 780 nm almindeligvis til afkøling af rubidiumatomer). Bias-vedligeholdelsesoutput er normalt nødvendigt for interferenseksperimenter. Effektkravet er generelt ikke højt, og flere hundrede milliwatt til flere watt er ofte tilstrækkeligt.
Medicin og bioteknologi: Anvendelser omfatter oftalmologisk kirurgi, hudbehandling og fluorescensmikroskopibilleddannelse. Øjensikkerhed er den primære overvejelse, så lasere med bølgelængder på 1550 nm eller 2 μm, som er i øjensikkerhedsbåndet, vælges ofte. Til diagnostiske anvendelser skal der lægges vægt på effektstabilitet; til terapeutiske anvendelser bør den passende effekt vælges baseret på behandlingsdybden og energibehovet. Fleksibiliteten ved optisk transmission er en stor fordel i sådanne anvendelser.
Kommunikation og registrering: Fiberoptisk registrering, liDAR og rumoptisk kommunikation er typiske anvendelser. Disse scenarier kræverlaserat have høj pålidelighed, miljøtilpasningsevne og langsigtet stabilitet. 1550 nm-båndet er blevet det foretrukne valg på grund af dets laveste transmissionstab i optiske fibre. Til kohærente detektionssystemer (såsom kohærent lidar) kræves en lineært polariseret laser med en ekstremt smal linjebredde som lokal oscillator.
2. Prioritetssortering af nøgleparametre
Stillet over for en lang række parametre kan beslutninger træffes baseret på følgende prioriteter:
Afgørende parametre: Først skal bølgelængden og strålekvaliteten bestemmes. Bølgelængden bestemmes af de væsentlige krav til applikationen (materialeabsorptionsegenskaber, sikkerhedsstandarder, atomare resonanslinjer), og der er normalt ikke plads til kompromiser. Strålekvaliteten bestemmer direkte den grundlæggende gennemførlighed af applikationen. For eksempel kan præcisionsbearbejdning ikke acceptere lasere med en for høj M².
Ydelsesparametre: Vær for det andet opmærksom på udgangseffekten og linjebredden/polariseringen. Effekten skal opfylde applikationens energitærskel eller effektivitetskrav. Linjebredden og polariseringskarakteristikaene bestemmes ud fra den specifikke tekniske rute for applikationen (f.eks. om der er tale om interferens eller frekvensfordobling). Praktiske parametre: Overvej endelig stabilitet (f.eks. langsigtet udgangseffektstabilitet), pålidelighed (fejlfri driftstid), volumenstrømforbrug, grænsefladekompatibilitet og omkostninger. Disse parametre påvirker integrationsvanskeligheden og de samlede ejeromkostninger for laseren i det faktiske arbejdsmiljø.
3. Valg og vurdering mellem single-mode og multi-mode
Selvom denne artikel fokuserer på single-modefiberlasere, er det afgørende at forstå nødvendigheden af at vælge single-mode i det faktiske valg. Når kernekravene til en applikation er den højeste bearbejdningsnøjagtighed, den mindste varmepåvirkede zone, den ultimative fokuseringskapacitet eller den længste transmissionsafstand, er en single-mode fiberlaser det eneste rigtige valg. Omvendt, hvis applikationen primært involverer tykpladesvejsning, overfladebehandling af store områder eller transmission med høj effekt over korte afstande, og kravet til absolut nøjagtighed ikke er højt, kan multi-mode fiberlasere blive et mere økonomisk og praktisk valg på grund af deres højere samlede effekt og lavere omkostninger.
Udsendelsestidspunkt: 12. november 2025