معرفی لیزرهای پالسی فیبری

معرفی کنیدلیزرهای پالسی فیبری

لیزرهای پالسی فیبریدستگاه‌های لیزرکه از فیبرهای آلاییده شده با یون‌های عناصر خاکی کمیاب (مانند ایتربیوم، اربیوم، تولیوم و غیره) به عنوان محیط تقویت استفاده می‌کنند. آن‌ها شامل یک محیط تقویت، یک حفره تشدید نوری و یک منبع پمپ هستند. فناوری تولید پالس آن‌ها عمدتاً شامل فناوری سوئیچینگ Q (سطح نانوثانیه)، قفل مد فعال (سطح پیکوثانیه)، قفل مد غیرفعال (سطح فمتوثانیه) و فناوری تقویت توان نوسان اصلی (MOPA) است.

کاربردهای صنعتی شامل برش فلز، جوشکاری، تمیز کردن لیزر و برش TAB باتری لیتیومی در حوزه انرژی‌های نو می‌شود که توان خروجی چند حالته آن به سطح ده هزار وات می‌رسد. در حوزه لیدار، لیزرهای پالسی ۱۵۵۰ نانومتری با انرژی پالس بالا و ویژگی‌های ایمن برای چشم، در سیستم‌های رادار مسافت‌یاب و نصب شده روی خودرو کاربرد دارند.

انواع اصلی محصولات شامل نوع Q-switched، نوع MOPA و فیبر پرقدرت است.لیزرهای پالسیدسته بندی:

۱. لیزر فیبری Q-switched: اصل Q-switching اضافه کردن یک دستگاه قابل تنظیم تلفات در داخل لیزر است. در بیشتر دوره‌های زمانی، لیزر تلفات زیادی دارد و تقریباً هیچ خروجی نوری ندارد. در یک دوره زمانی بسیار کوتاه، کاهش تلفات دستگاه، لیزر را قادر می‌سازد تا یک پالس کوتاه بسیار شدید تولید کند. لیزرهای فیبری Q-switched را می‌توان به صورت فعال یا غیرفعال به دست آورد. فناوری فعال معمولاً شامل اضافه کردن یک مدولاتور شدت در داخل حفره برای کنترل تلفات لیزر است. تکنیک‌های غیرفعال از جاذب‌های اشباع یا سایر اثرات غیرخطی مانند پراکندگی رامان تحریک‌شده و پراکندگی بریلوئن تحریک‌شده برای تشکیل مکانیسم‌های مدولاسیون Q استفاده می‌کنند. پالس‌هایی که عموماً توسط روش‌های Q-switched تولید می‌شوند در سطح نانوثانیه هستند. اگر قرار باشد پالس‌های کوتاه‌تری تولید شوند، می‌توان از طریق روش قفل مد به آن دست یافت.

۲. لیزر فیبری قفل‌شده با مد: این لیزر می‌تواند از طریق روش‌های قفل‌گذاری مد فعال یا قفل‌گذاری مد غیرفعال، پالس‌های فوق کوتاه تولید کند. با توجه به زمان پاسخ مدولاتور، پهنای پالس تولید شده توسط قفل‌گذاری مد فعال عموماً در سطح پیکوثانیه است. قفل‌گذاری مد غیرفعال از دستگاه‌های قفل‌گذاری مد غیرفعال استفاده می‌کند که زمان پاسخ بسیار کوتاهی دارند و می‌توانند پالس‌هایی در مقیاس فمتوثانیه تولید کنند.

در اینجا مختصراً به اصل قفل قالب اشاره می‌کنیم.

در یک حفره تشدید لیزری، مدهای طولی بی‌شماری وجود دارد. برای یک حفره حلقه‌ای شکل، بازه فرکانسی مدهای طولی برابر با /CCL است، که در آن C سرعت نور و CL طول مسیر نوری نور سیگنال است که یک مسیر رفت و برگشت را در داخل حفره طی می‌کند. به طور کلی، پهنای باند بهره لیزرهای فیبری نسبتاً بزرگ است و تعداد زیادی از مدهای طولی به طور همزمان کار می‌کنند. تعداد کل مدهایی که لیزر می‌تواند در خود جای دهد به بازه مد طولی ∆ν و پهنای باند بهره محیط بهره بستگی دارد. هرچه بازه مد طولی کوچکتر باشد، پهنای باند بهره محیط بیشتر است و مدهای طولی بیشتری را می‌توان پشتیبانی کرد. برعکس، کمتر.

۳. لیزر شبه پیوسته (لیزر QCW): این یک حالت کاری ویژه بین لیزرهای موج پیوسته (CW) و لیزرهای پالسی است. این لیزر از طریق پالس‌های طولانی دوره‌ای (چرخه کاری معمولاً ≤۱٪) به توان خروجی لحظه‌ای بالایی دست می‌یابد و در عین حال توان متوسط ​​نسبتاً پایینی را حفظ می‌کند. این لیزر پایداری لیزرهای پیوسته را با مزیت توان اوج لیزرهای پالسی ترکیب می‌کند.

اصل فنی: لیزرهای QCW ماژول‌های مدولاسیون را در حالت پیوسته بارگذاری می‌کنندلیزرمداری برای برش لیزرهای پیوسته به توالی‌های پالسی با چرخه کاری بالا، که امکان سوئیچینگ انعطاف‌پذیر بین حالت‌های پیوسته و پالسی را فراهم می‌کند. ویژگی اصلی آن مکانیسم "انفجار کوتاه‌مدت، خنک‌سازی بلندمدت" است. خنک‌سازی در شکاف پالس، تجمع گرما را کاهش داده و خطر تغییر شکل حرارتی مواد را کم می‌کند.

مزایا و ویژگی‌ها: ادغام دو حالته: این حالت، اوج توان حالت پالس (تا 10 برابر توان متوسط ​​حالت پیوسته) را با راندمان بالا و پایداری حالت پیوسته ترکیب می‌کند.

مصرف انرژی پایین: راندمان تبدیل الکترواپتیکی بالا و هزینه استفاده طولانی مدت پایین.

کیفیت پرتو: کیفیت بالای پرتو لیزرهای فیبری، ماشینکاری دقیق در مقیاس میکرو را ممکن می‌سازد.