Referință pentru selectarealaser cu fibră monomodală
În aplicațiile practice, alegerea unui sistem monomodal adecvatlaser cu fibrănecesită o ponderare sistematică a diferiților parametri pentru a se asigura că performanța sa corespunde cerințelor specifice aplicației, mediului de operare și constrângerilor bugetare. Această secțiune va oferi o metodologie practică de selecție bazată pe cerințe.
Strategia de selecție bazată pe scenarii de aplicare
Cerințele de performanță pentrulaserevariază semnificativ în funcție de scenariile de aplicare. Primul pas în selecție este clarificarea cerințelor principale ale aplicației.
Prelucrarea de precizie a materialelor și fabricarea micro-nano: Astfel de aplicații includ tăierea fină, găurirea, tăierea cubulețelor de napolitane semiconductoare, marcarea la nivel de microni și imprimarea 3D etc. Acestea au cerințe extrem de ridicate pentru calitatea fasciculului și dimensiunea punctului focalizat. Ar trebui selectat un laser cu un factor M² cât mai apropiat posibil de 1 (cum ar fi <1,1). Puterea de ieșire trebuie determinată în funcție de grosimea materialului și de viteza de procesare. În general, o putere cuprinsă între zeci și sute de wați poate satisface cerințele majorității microprocesărilor. În ceea ce privește lungimea de undă, 1064 nm este alegerea preferată pentru majoritatea procesărilor de materiale metalice datorită ratei sale ridicate de absorbție și a costului redus per watt de putere laser.
Cercetare științifică și măsurători de înaltă performanță: Scenariile de aplicare includ pensete optice, fizica atomilor reci, spectroscopia de înaltă rezoluție și interferometria. Aceste domenii urmăresc de obicei cu ușurință monocromaticitatea, stabilitatea frecvenței și performanța la zgomot a laserelor. Modelele cu lățime de linie îngustă (chiar și cu o singură frecvență) și zgomot de intensitate redusă ar trebui să aibă prioritate. Lungimea de undă ar trebui selectată pe baza liniei de rezonanță a unui atom sau a unei molecule specifice (de exemplu, 780 nm este utilizat în mod obișnuit pentru răcirea atomilor de rubidiu). Puterea de întreținere a polarizării este de obicei necesară pentru experimentele de interferență. Necesarul de putere nu este, în general, mare, fiind adesea suficienți de câteva sute de miliwați până la câțiva wați.
Medical și biotehnologie: Aplicațiile includ chirurgia oftalmologică, tratamentul pielii și imagistica prin microscopie fluorescentă. Siguranța ochilor este considerația principală, așadar sunt adesea selectate lasere cu lungimi de undă de 1550 nm sau 2 μm, care se află în banda de siguranță oculară. Pentru aplicațiile de diagnostic, trebuie acordată atenție stabilității puterii; pentru aplicațiile terapeutice, puterea adecvată trebuie selectată în funcție de profunzimea tratamentului și de cerințele energetice. Flexibilitatea transmisiei optice este un avantaj major în astfel de aplicații.
Comunicare și detectare: Detecția cu fibră optică, liDAR și comunicarea optică spațială sunt aplicații tipice. Aceste scenarii necesitălasersă aibă fiabilitate ridicată, adaptabilitate la mediul înconjurător și stabilitate pe termen lung. Banda de 1550 nm a devenit alegerea preferată datorită celei mai mici pierderi de transmisie în fibrele optice. Pentru sistemele de detecție coerente (cum ar fi lidarul coerent), este necesar un laser polarizat liniar cu o lățime de linie extrem de îngustă ca oscilator local.
2. Sortarea prioritară a parametrilor cheie
Având în vedere numeroși parametri, deciziile pot fi luate pe baza următoarelor priorități:
Parametri decisivi: În primul rând, se determină lungimea de undă și calitatea fasciculului. Lungimea de undă este determinată de cerințele esențiale ale aplicației (caracteristicile de absorbție a materialului, standardele de siguranță, liniile de rezonanță atomică) și, de obicei, nu există loc de compromisuri. Calitatea fasciculului determină în mod direct fezabilitatea de bază a aplicației. De exemplu, prelucrarea de precizie nu poate accepta lasere cu un M² excesiv de mare.
Parametrii de performanță: În al doilea rând, acordați atenție puterii de ieșire și lățimii/polarizării liniei. Puterea trebuie să îndeplinească pragul energetic sau cerințele de eficiență ale aplicației. Caracteristicile lățimii liniei și ale polarizării sunt determinate pe baza rutei tehnice specifice a aplicației (cum ar fi dacă sunt implicate interferențe sau dublarea frecvenței). Parametrii practici: În cele din urmă, luați în considerare stabilitatea (cum ar fi stabilitatea puterii de ieșire pe termen lung), fiabilitatea (timpul de funcționare fără erori), consumul de energie al volumului, compatibilitatea interfeței și costul. Acești parametri afectează dificultatea integrării și costul total de proprietate al laserului în mediul de lucru real.
3. Selecția și evaluarea între un singur mod și multimod
Deși acest articol se concentrează pe sistemele monomodalelasere cu fibră, este crucial să înțelegem clar necesitatea alegerii monomodului în selecția reală. Atunci când cerințele principale ale unei aplicații sunt cea mai mare precizie de procesare, cea mai mică zonă afectată termic, capacitatea maximă de focalizare sau cea mai mare distanță de transmisie, un laser cu fibră monomod este singura alegere corectă. În schimb, dacă aplicația implică în principal sudarea plăcilor groase, tratarea suprafețelor pe suprafețe mari sau transmisia de putere mare pe distanțe scurte, iar cerința de precizie absolută nu este ridicată, atunci laserele cu fibră multimod pot deveni o alegere mai economică și mai practică datorită puterii totale mai mari și a costului mai mic.
Data publicării: 12 noiembrie 2025