مرجع برای انتخابلیزر فیبر تک حالته
در کاربردهای عملی، انتخاب یک تک حالته مناسبلیزر فیبرنیازمند سنجش سیستماتیک پارامترهای مختلف است تا اطمینان حاصل شود که عملکرد آن با الزامات خاص کاربرد، محیط عملیاتی و محدودیت‌های بودجه مطابقت دارد. این بخش یک روش انتخاب عملی بر اساس الزامات ارائه می‌دهد.
استراتژی انتخاب بر اساس سناریوهای کاربردی
الزامات عملکرد برایلیزرهادر سناریوهای مختلف کاربرد، تفاوت قابل توجهی دارند. اولین قدم در انتخاب، روشن کردن نیازهای اصلی کاربرد است.
پردازش دقیق مواد و تولید میکرو-نانو: چنین کاربردهایی شامل برش ظریف، سوراخکاری، برش ویفر نیمه‌هادی، علامت‌گذاری در سطح میکرون و چاپ سه‌بعدی و غیره است. آنها الزامات بسیار بالایی برای کیفیت پرتو و اندازه نقطه متمرکز دارند. باید لیزری با ضریب M² تا حد امکان نزدیک به ۱ (مانند <۱.۱) انتخاب شود. توان خروجی باید بر اساس ضخامت ماده و سرعت پردازش تعیین شود. به طور کلی، توانی از ده‌ها تا صدها وات می‌تواند الزامات اکثر میکروپردازش‌ها را برآورده کند. از نظر طول موج، ۱۰۶۴ نانومتر به دلیل نرخ جذب بالا و هزینه کم به ازای هر وات توان لیزر، انتخاب ارجح برای اکثر پردازش‌های مواد فلزی است.
تحقیقات علمی و اندازه‌گیری‌های پیشرفته: سناریوهای کاربردی شامل انبرک نوری، فیزیک اتم سرد، طیف‌سنجی با وضوح بالا و تداخل‌سنجی است. این زمینه‌ها معمولاً به شدت به دنبال تک‌رنگی، پایداری فرکانس و عملکرد نویز لیزرها هستند. مدل‌هایی با پهنای خط باریک (حتی تک فرکانس) و نویز با شدت کم باید در اولویت قرار گیرند. طول موج باید بر اساس خط رزونانس یک اتم یا مولکول خاص انتخاب شود (به عنوان مثال، 780 نانومتر معمولاً برای خنک کردن اتم‌های روبیدیوم استفاده می‌شود). خروجی بایاس معمولاً برای آزمایش‌های تداخل ضروری است. توان مورد نیاز معمولاً زیاد نیست و اغلب چند صد میلی‌وات تا چند وات کافی است.
پزشکی و بیوتکنولوژی: کاربردها شامل جراحی چشم، درمان پوست و تصویربرداری میکروسکوپی فلورسانس است. ایمنی چشم در درجه اول اهمیت قرار دارد، بنابراین لیزرهایی با طول موج ۱۵۵۰ نانومتر یا ۲ میکرومتر که در محدوده ایمنی چشم قرار دارند، اغلب انتخاب می‌شوند. برای کاربردهای تشخیصی، باید به پایداری توان توجه شود. برای کاربردهای درمانی، توان مناسب باید بر اساس عمق درمان و نیازهای انرژی انتخاب شود. انعطاف‌پذیری انتقال نوری یک مزیت عمده در چنین کاربردهایی است.
ارتباطات و حسگری: حسگری فیبر نوری، لیدار و ارتباطات نوری فضایی از کاربردهای معمول هستند. این سناریوها نیاز بهلیزربرای داشتن قابلیت اطمینان بالا، سازگاری با محیط و پایداری طولانی مدت. باند 1550 نانومتر به دلیل کمترین تلفات انتقال در فیبرهای نوری، به انتخاب ارجح تبدیل شده است. برای سیستم‌های تشخیص همدوس (مانند لیدار همدوس)، یک لیزر با قطبش خطی با پهنای خط بسیار باریک به عنوان نوسانگر محلی مورد نیاز است.
۲. مرتب‌سازی اولویت‌دار پارامترهای کلیدی
با توجه به پارامترهای متعدد، تصمیمات را می‌توان بر اساس اولویت‌های زیر اتخاذ کرد:
پارامترهای تعیین‌کننده: ابتدا، طول موج و کیفیت پرتو را تعیین کنید. طول موج توسط الزامات اساسی کاربرد (ویژگی‌های جذب مواد، استانداردهای ایمنی، خطوط رزونانس اتمی) تعیین می‌شود و معمولاً جایی برای مصالحه وجود ندارد. کیفیت پرتو مستقیماً امکان‌سنجی اولیه کاربرد را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، ماشینکاری دقیق نمی‌تواند لیزرهایی با M² بیش از حد بالا را بپذیرد.
پارامترهای عملکرد: دوم، به توان خروجی و پهنای خط/قطبش توجه کنید. توان باید آستانه انرژی یا الزامات کارایی کاربرد را برآورده کند. ویژگی‌های پهنای خط و قطبش بر اساس مسیر فنی خاص کاربرد (مانند اینکه آیا تداخل یا دو برابر شدن فرکانس وجود دارد یا خیر) تعیین می‌شوند. پارامترهای عملی: در نهایت، پایداری (مانند پایداری توان خروجی بلندمدت)، قابلیت اطمینان (زمان کارکرد بدون خطا)، مصرف توان حجمی، سازگاری رابط و هزینه را در نظر بگیرید. این پارامترها بر دشواری ادغام و هزینه کل مالکیت لیزر در محیط کاری واقعی تأثیر می‌گذارند.
۳. انتخاب و قضاوت بین تک حالته و چند حالته
اگرچه این مقاله بر روی تک حالته تمرکز داردلیزرهای فیبری، درک واضح ضرورت انتخاب تک حالته در انتخاب واقعی بسیار مهم است. هنگامی که الزامات اصلی یک کاربرد، بالاترین دقت پردازش، کوچکترین منطقه تحت تأثیر حرارت، قابلیت فوکوس نهایی یا طولانی‌ترین فاصله انتقال باشد، لیزر فیبر تک حالته تنها انتخاب صحیح است. برعکس، اگر کاربرد عمدتاً شامل جوشکاری صفحات ضخیم، عملیات سطحی در مساحت بزرگ یا انتقال توان بالا در مسافت کوتاه باشد و نیاز به دقت مطلق بالا نباشد، لیزرهای فیبر چند حالته ممکن است به دلیل توان کل بالاتر و هزینه کمتر، به انتخابی اقتصادی‌تر و کاربردی‌تر تبدیل شوند.
زمان ارسال: ۱۲ نوامبر ۲۰۲۵