Proč nemohou laserové diody s vysokým výkonem používat vlákno s jedním režimem?

S nepřetržitými průlomy ve vysoce výkonných kontinuálníchvlákno laserTechnologie, laserová technologie vlákniny se široce používají v průmyslovém zpracování, lékařském ošetření, leteckém prostoru a dalších oborech.

Při snaze o vyšší výkon jsou laserové diody s vysokým výkonem nekompatibilní s optickými vlákny s jedním režimem. Protože průměr jádra optických vláken s jedním režimem je malý a numerický apertur je omezený, je obtížné účinně spojit a přenášet optické signály s vysokou energií generované laserovými vláknovými laserovými laserovými systémy, což vede ke ztrátě a zkreslením optických signálů, což bude vážně omezit celkový výkon a aplikační účinek laserových systémů.

Charakteristiky vysoce výkonných vláken laserových diod:
Pracovní princip:Laser je generován na základě stimulovaného radiačního principu polovodičových diod a světlo je přenášeno a zesíleno pomocí optických vláken. Pod působením zdroje čerpadla jsou částice v pracovním materiálu nadšené na vysokou energetickou hladinu, které vytvářejí distribuci inverze částic, čímž si uvědomují zesílení světla a vydávají lasery specifických vlnových délek a síly prostřednictvím výběru režimu rezonanční dutiny.
Power charakteristiky:Obvykle mají relativně vysoký výstupní výkon, který může splňovat potřeby některých scénářů, které vyžadují vysokou energetickou produkci, jako je zpracování materiálu, lékařské a jiné pole. Například lasery vlákna třídy Kilowatt jsou již relativně běžné a mohou být použity pro řezání, svařování a další procesy ve velké průmyslové výrobě.
Kvalita paprsku:Obecně má dobrou kvalitu paprsku. Jeho výstupní paprsek je většinou základní příčný režim nebo režim nízkého řádu, s vysokým jasem a úhlem nízké divergence. To mu umožňuje získat menší velikost bodu a vyšší hustotu výkonu po zaostření, což je výhodné pro zlepšení přesnosti a účinnosti zpracování. Ve srovnání s požadavky vlákna s jedním režimem pro kvalitu paprsku však stále existují rozdíly. Jedno režimové vlákno vyžaduje vyšší kvalitu paprsku a menší velikost bodu a laser generovaný laserovou diodou s vysokým výkonem může mít určité potíže, když se spojí do vlákna s jedním režimem, což vyžaduje zvláštní návrh a optimalizaci optického systému.

Charakteristiky vlákna s jedním režimem:
Struktura a princip:Skládá se z jádra, opláštění a povlaku. Světlo se axiálně šíří v jádru úplným odrazem a může přenášet pouze jeden způsob světla. Jeho maximální průměr jádra je obecně 9μm nebo 10μm a průměr pláště je asi 125 μm. Protože průměr jádra je malý a blízký vlnové délce světla, světlo se může šířit pouze podél axiálního směru jádra, když se v něm šíří, a zabránit disperzi režimu, čímž zajistí vyšší kvalitu přenosu.
Výhody:
Nízká ztráta:Ztráta přenosu optického vlákna s jedním režimem je relativně malá, obvykle mezi 0. 2db/km a 0. 4db/km, což umožňuje přenosu signálu v delší vzdálenosti v optickém vláknu bez přílišného amplifikace relé, a může podporovat přenosové vzdálenosti až do 80 kilometrů nebo dokonce déle.
Malá rozptyl:Protože lze přenášet pouze jeden způsob světla, neexistuje meziresonní disperze a celková disperze je malá. Při vlnové délce 1,31 μm je disperze materiálu a disperze vlnovodu optického vlákna pozitivní a negativní a velikosti jsou přesně stejné, takže oblast 1,31 μm vlnové délky je ideální pracovní okno pro komunikaci optických vláken, které může dosáhnout vysokorychlostního přenosu dat.
Vysoká spolehlivost:Má dobrou trvanlivost a odolnost proti korozi, není ovlivněna chemickými nebo jinými faktory prostředí, může udržovat určitou kvalitu přenosu po dlouhou dobu a je vhodná pro datovou komunikaci na dlouhou vzdálenost.
Silná schopnost protiinterference: Protože konstrukce optického vlákna s jedním režimem splňuje režim optického přenosu s jedním přenosem, může účinně snížit rozptyl světla, takže není snadno ovlivněn elektromagnetickou rušením z vnějšího světa a je vhodný pro datovou komunikaci na dlouhou vzdálenost.

Existují hlavně následující důvody, proč laserové diody s vysokým výkonem nemohou používat optická vlákna s jedním režimem:
Neshoda režimu:
Světelný výstup vysoce výkonných vláken laserových diod může obsahovat více režimů, zatímco optická vlákna s jedním režimem mohou přenášet pouze jeden režim světla. Když optické signály s více režimy vstupují do optických vláken s jedním režimem, dojde k problémům, jako je konverze režimu a nízká účinnost vazby, což povede ke zvýšené ztrátě optických signálů během přenosu, což ovlivňuje přenosovou výkon. Například laserové diody s více režimy mohou být dobře spojeny s optickými vlákny s více režimy, protože obě podporují více způsobů přenosu světla, ale laserové diody s vysokým výkonem a optická vlákna s jedním režimem jsou obtížné dosáhnout účinné vazby.
Rozdíl velikosti na místě:
Velikost povrchu světla emitující světla vysoce výkonných laserových diod je obvykle velká, zatímco velikost jádra optických vláken s jedním režimem je malá, obecně několik mikronů. Díky tomu je obtížné účinně spojit světlo do jádra optických vláken s jedním režimem, což má za následek velké ztráty vazby. V některých praktických aplikacích může být vzhledem k rozdílu ve velikosti spotu vyžadováno složité optické systémy, aby se upravila velikost botu tak, aby vyhovovala optickým vláknům s jedním režimem, ale zvýší to náklady a složitost systému.
Aberace a kvalita paprsku:
Ačkoli laserové diody s vysokým výkonem mají určitou kvalitu paprsku, stále existuje mezera s vysokou přesnou kvalitou paprsku s nízkouavarnou vyžadovanou optickými vlákny s jedním režimem. Aberace mohou způsobit problémy, jako je fázové zkreslení, když je světlo přenášeno v optických vláknech, což dále ovlivňuje přenosový efekt. Ve vysoce přesných komunikačních systémech mohou aberace způsobit zkreslení signálu a snížit kvalitu komunikace.

Řešení a návrhy aplikací
Použijte optické vlákno multimodu:U laserových diodů s vysokým výkonem lze pro přenos světla vybrat odpovídající multimodové optické vlákno, aby se zlepšila účinnost spojování a přenosová výkonnost.
Výběr scénářů aplikací:Podle specifických požadavků na aplikaci zvážte nutnost používat laserové diody s vysokým výkonem a optická vlákna s jedním režimem. V některých scénářích aplikací, kde požadavky na výkon nejsou nijak zvlášť vysoké, ale požadavky na přenosovou vzdálenost a šířku pásma jsou vysoké, lze v kombinaci s optickými vlákny s jedním režimem zvažovat jiné typy světelných zdrojů.

Diody s vysokým výkonem vlákniny nemohou používat optická vlákna s jedním režimem, zejména kvůli problémům, jako je neshoda režimu, rozdíly ve velikosti bodové velikosti a nekonzistentní kvalita paprsku. V praktických aplikacích by měl být pro dosažení nejlepšího přenosového výkonu a aplikačního efektu kombinace typu vlákna a zdroje světelného zdroje přiměřeně vybrán podle konkrétních potřeb.

Kontaktní informace:

Pokud máte nějaké nápady, neváhejte s námi mluvit. Bez ohledu na to, kde jsou naši zákazníci a jaké jsou naše požadavky, budeme sledovat náš cíl, abychom našim zákazníkům poskytli vysoce kvalitní, nízké ceny a nejlepší služby.