Довідка для виборуодномодовий волоконний лазер
У практичних застосуваннях вибір відповідного одномодовоговолоконний лазервимагає систематичного зважування різних параметрів, щоб забезпечити відповідність його продуктивності конкретним вимогам застосування, умовам експлуатації та бюджетним обмеженням. У цьому розділі буде надано практичну методологію вибору на основі вимог.
Стратегія вибору на основі сценаріїв застосування
Вимоги до продуктивності длялазерисуттєво відрізняються залежно від різних сценаріїв застосування. Першим кроком у виборі є уточнення основних вимог застосування.
Прецизійна обробка матеріалів та мікро-нано виробництво: такі застосування включають точне різання, свердління, нарізання напівпровідникових пластин, маркування на мікронному рівні та 3D-друк тощо. Вони мають надзвичайно високі вимоги до якості променя та розміру сфокусованої плями. Слід вибирати лазер з коефіцієнтом M² якомога ближчим до 1 (наприклад, <1,1). Вихідну потужність необхідно визначати на основі товщини матеріалу та швидкості обробки. Як правило, потужність від десятків до сотень ват може задовольнити вимоги більшості мікрообробок. Що стосується довжини хвилі, 1064 нм є кращим вибором для обробки більшості металевих матеріалів завдяки високому коефіцієнту поглинання та низькій вартості лазерної потужності на ват.
Наукові дослідження та високоякісні вимірювання: сценарії застосування включають оптичний пінцет, фізику холодного атома, спектроскопію високої роздільної здатності та інтерферометрію. Ці галузі зазвичай мають надзвичайно високий рівень монохроматичності, стабільності частоти та шумових характеристик лазерів. Моделям з вузькою шириною лінії (навіть одночастотними) та низькоінтенсивним шумом слід надавати пріоритет. Довжину хвилі слід вибирати на основі резонансної лінії конкретного атома або молекули (наприклад, 780 нм зазвичай використовується для охолодження атомів рубідію). Для інтерференційних експериментів зазвичай необхідна підтримка вихідного зміщення. Потреба в потужності зазвичай не висока, і часто достатньо від кількох сотень міліват до кількох ват.
Медицина та біотехнологія: застосування включають офтальмологічну хірургію, лікування шкіри та флуоресцентну мікроскопію. Безпека очей є першочерговим фактором, тому часто вибираються лазери з довжинами хвиль 1550 нм або 2 мкм, які знаходяться в діапазоні безпеки для очей. Для діагностичних застосувань необхідно звертати увагу на стабільність потужності; для терапевтичних застосувань відповідну потужність слід вибирати на основі глибини лікування та потреб в енергії. Гнучкість оптичної передачі є головною перевагою в таких застосуваннях.
Зв'язок та сенсорні можливості: Типовими сферами застосування є оптоволоконні сенсорні системи, лідарні технології та космічний оптичний зв'язок. Ці сценарії вимагаютьлазермати високу надійність, адаптивність до навколишнього середовища та довгострокову стабільність. Діапазон 1550 нм став кращим вибором завдяки найнижчим втратам передачі в оптичних волокнах. Для когерентних систем детектування (таких як когерентний лідар) як локальний генератор потрібен лінійно поляризований лазер з надзвичайно вузькою шириною лінії.
2. Сортування ключових параметрів за пріоритетом
Зіткнувшись з численними параметрами, рішення можна приймати на основі таких пріоритетів:
Вирішальні параметри: По-перше, визначте довжину хвилі та якість променя. Довжина хвилі визначається основними вимогами застосування (характеристики поглинання матеріалу, стандарти безпеки, лінії атомного резонансу), і зазвичай тут немає місця для компромісів. Якість променя безпосередньо визначає основну доцільність застосування. Наприклад, прецизійна обробка не може приймати лазери з надмірно високою M².
Параметри продуктивності: По-друге, зверніть увагу на вихідну потужність та ширину/поляризацію лінії. Потужність повинна відповідати енергетичному порогу або вимогам ефективності застосування. Характеристики ширини лінії та поляризації визначаються на основі конкретного технічного маршруту застосування (наприклад, чи є перешкоди або подвоєння частоти). Практичні параметри: Нарешті, враховуйте стабільність (наприклад, довготривалу стабільність вихідної потужності), надійність (час безвідмовної роботи), споживання енергії, сумісність інтерфейсів та вартість. Ці параметри впливають на складність інтеграції та загальну вартість володіння лазером у фактичному робочому середовищі.
3. Вибір та оцінка між одномодовим та багатомодовим режимами
Хоча ця стаття зосереджена на одномодовомуволоконні лазери, вкрай важливо чітко розуміти необхідність вибору одномодового лазера при фактичному виборі. Коли основними вимогами застосування є найвища точність обробки, найменша зона термічного впливу, максимальна фокусувальна здатність або найдовша відстань передачі, одномодовий волоконний лазер є єдино правильним вибором. І навпаки, якщо застосування в основному включає зварювання товстих пластин, обробку поверхні великої площі або передачу високої потужності на короткі відстані, а вимоги до абсолютної точності не є високими, тоді багатомодові волоконні лазери можуть стати більш економічним та практичним вибором завдяки їхній вищій загальній потужності та нижчій вартості.
Час публікації: 12 листопада 2025 р.