Referens för valenkelmodsfiberlaser
I praktiska tillämpningar, att välja en lämplig single-modefiberlaserkräver en systematisk avvägning av olika parametrar för att säkerställa att dess prestanda matchar specifika applikationskrav, driftsmiljö och budgetbegränsningar. Detta avsnitt kommer att ge en praktisk urvalsmetod baserad på krav.
Urvalsstrategi baserad på applikationsscenarier
Prestandakraven förlasrarvarierar avsevärt mellan olika tillämpningsscenarier. Det första steget i urvalet är att klargöra tillämpningens kärnkrav.
Precisionsmaterialbearbetning och mikronanotillverkning: Sådana tillämpningar inkluderar finskärning, borrning, halvledarskivorskärning, mikronnivåmärkning och 3D-utskrift, etc. De har extremt höga krav på strålkvalitet och fokuserad punktstorlek. En laser med en M²-faktor så nära 1 som möjligt (t.ex. <1,1) bör väljas. Uteffekten måste bestämmas baserat på materialtjockleken och bearbetningshastigheten. Generellt kan en effekt från tiotals till hundratals watt uppfylla kraven för de flesta mikrobearbetningstekniker. När det gäller våglängd är 1064 nm det föredragna valet för de flesta metallmaterialbearbetningar på grund av dess höga absorptionshastighet och låga kostnad per watt lasereffekt.
Vetenskaplig forskning och avancerade mätningar: Tillämpningsscenarier inkluderar optiska pincetter, kallatomfysik, högupplöst spektroskopi och interferometri. Dessa områden har vanligtvis en extrem strävan efter monokromatiska egenskaper, frekvensstabilitet och brusprestanda hos lasrar. Modeller med smal linjebredd (även enfrekvens) och lågintensivt brus bör prioriteras. Våglängden bör väljas baserat på resonanslinjen för en specifik atom eller molekyl (till exempel används 780 nm vanligtvis för att kyla rubidiumatomer). Biasunderhållsutgång är vanligtvis nödvändig för interferensexperiment. Effektbehovet är i allmänhet inte högt, och flera hundra milliwatt till flera watt är ofta tillräckligt.
Medicin och bioteknik: Tillämpningar inkluderar oftalmisk kirurgi, hudbehandling och fluorescensmikroskopiavbildning. Ögonsäkerhet är den primära faktorn, så lasrar med våglängder på 1550 nm eller 2 μm, som ligger inom ögonsäkerhetsbandet, väljs ofta. För diagnostiska tillämpningar måste uppmärksamhet ägnas åt effektstabilitet; för terapeutiska tillämpningar bör lämplig effekt väljas baserat på behandlingsdjup och energibehov. Flexibiliteten hos optisk transmission är en stor fördel i sådana tillämpningar.
Kommunikation och avkänning: Fiberoptisk avkänning, liDAR och rymdoptisk kommunikation är typiska tillämpningar. Dessa scenarier kräverlaseratt ha hög tillförlitlighet, miljöanpassningsförmåga och långsiktig stabilitet. 1550 nm-bandet har blivit det föredragna valet på grund av dess lägsta transmissionsförlust i optiska fibrer. För koherenta detektionssystem (såsom koherent lidar) krävs en linjärt polariserad laser med en extremt smal linjebredd som lokal oscillator.
2. Prioritetssortering av nyckelparametrar
Inför ett flertal parametrar kan beslut fattas baserat på följande prioriteringar:
Avgörande parametrar: Bestäm först våglängden och strålkvaliteten. Våglängden bestäms av tillämpningens väsentliga krav (materialets absorptionsegenskaper, säkerhetsstandarder, atomära resonanslinjer), och vanligtvis finns det inget utrymme för kompromisser. Strålkvaliteten avgör direkt tillämpningens grundläggande genomförbarhet. Precisionsbearbetning kan till exempel inte acceptera lasrar med en alltför hög M².
Prestandaparametrar: Var för det andra uppmärksam på uteffekten och linjebredd/polarisering. Effekten måste uppfylla energitröskeln eller effektivitetskraven för applikationen. Linjebredden och polarisationsegenskaperna bestäms baserat på den specifika tekniska applikationsvägen (t.ex. om det rör sig om störningar eller frekvensdubbling). Praktiska parametrar: Slutligen, beakta stabilitet (t.ex. långsiktig uteffektstabilitet), tillförlitlighet (felfri driftstid), volymströmförbrukning, gränssnittskompatibilitet och kostnad. Dessa parametrar påverkar integrationssvårigheten och den totala ägandekostnaden för lasern i den faktiska arbetsmiljön.
3. Val och bedömning mellan enläge och flerläge
Även om den här artikeln fokuserar på single-modefiberlasrar, är det avgörande att tydligt förstå nödvändigheten av att välja single-mode vid det faktiska valet. När kärnkraven för en applikation är högsta bearbetningsnoggrannhet, minsta möjliga värmepåverkade zon, maximal fokuseringsförmåga eller längsta överföringsavstånd, är en single-mode fiberlaser det enda rätta valet. Omvänt, om applikationen huvudsakligen involverar tjockplåtssvetsning, ytbehandling av stora ytor eller högeffektsöverföring över korta avstånd, och kravet på absolut noggrannhet inte är högt, kan multimode fiberlasrar bli ett mer ekonomiskt och praktiskt val på grund av deras högre totala effekt och lägre kostnad.
Publiceringstid: 12 november 2025