Mengapa dioda laser serat daya tinggi tidak dapat menggunakan serat mode tunggal?

Dengan terobosan terus menerus dalam kontinu daya tinggiLaser seratTeknologi, teknologi laser serat telah banyak digunakan dalam pemrosesan industri, perawatan medis, kedirgantaraan dan bidang lainnya.

Dalam mengejar output daya yang lebih tinggi, dioda laser serat daya tinggi tidak kompatibel dengan serat optik mode tunggal. Karena diameter inti serat optik mode tunggal kecil dan bukaan numerik terbatas, sulit untuk secara efisien berpasangan dan mengirimkan sinyal optik berenergi tinggi yang dihasilkan oleh dioda laser serat daya tinggi, yang mengakibatkan kehilangan dan distorsi sinyal optik selama transmisi, yang secara serius membatasi kinerja keseluruhan dan efek aplikasi dari serat laser.

Karakteristik dioda laser serat daya tinggi:
Prinsip Kerja:Laser dihasilkan berdasarkan prinsip radiasi yang distimulasi dari dioda semikonduktor, dan cahaya ditransmisikan dan diamplifikasi melalui struktur serat optik. Di bawah aksi sumber pompa, partikel -partikel dalam bahan kerja bersemangat ke tingkat energi yang tinggi, membentuk distribusi inversi nomor partikel, sehingga mewujudkan amplifikasi cahaya, dan mengeluarkan laser panjang gelombang dan kekuatan tertentu melalui pemilihan mode rongga resonansi.
Karakteristik Kekuatan:Biasanya memiliki daya output yang relatif tinggi, yang dapat memenuhi kebutuhan beberapa skenario yang membutuhkan output energi tinggi, seperti pemrosesan material, medis dan bidang lainnya. Misalnya, laser serat kelas kilowatt sudah relatif umum dan dapat digunakan untuk pemotongan, pengelasan dan proses lainnya dalam manufaktur industri skala besar.
Kualitas balok:Secara umum, ia memiliki kualitas balok yang baik. Balok outputnya sebagian besar merupakan mode transversal mendasar atau mode orde rendah, dengan kecerahan tinggi dan sudut divergensi rendah. Ini memungkinkannya untuk mendapatkan ukuran spot yang lebih kecil dan kepadatan daya yang lebih tinggi setelah fokus, yang bermanfaat untuk meningkatkan akurasi dan efisiensi pemrosesan. Namun, masih ada perbedaan dibandingkan dengan persyaratan serat mode tunggal untuk kualitas balok. Serat mode tunggal membutuhkan kualitas balok yang lebih tinggi dan ukuran titik yang lebih kecil, dan laser yang dihasilkan oleh dioda laser serat daya tinggi mungkin memiliki kesulitan tertentu ketika digabungkan ke serat mode tunggal, yang membutuhkan desain dan optimasi sistem optik khusus.

Karakteristik serat mode tunggal:
Struktur dan Prinsip:Ini terdiri dari inti, kelongsong dan lapisan. Cahaya merambat secara aksial di inti dengan cara refleksi total, dan hanya dapat mengirimkan satu mode cahaya. Diameter inti maksimumnya umumnya 9μm atau 10μm, dan diameter kelongsong adalah sekitar 125μm. Karena diameter inti kecil dan dekat dengan panjang gelombang cahaya, cahaya hanya dapat merambat di sepanjang arah aksial inti saat merambat di dalamnya, menghindari dispersi mode, sehingga memastikan kualitas transmisi yang lebih tinggi.
Keuntungan:
Kerugian Rendah:Kehilangan transmisi serat optik mode tunggal relatif kecil, biasanya antara 0. 2dB/km dan 0. 4dB/km, yang memungkinkan sinyal ditransmisikan pada jarak yang lebih jauh dalam serat optik tanpa terlalu banyak amplifikasi relai, dan dapat mendukung jarak transmisi hingga 80 kilomer atau lebih banyak lagi.
Dispersi Kecil:Karena hanya satu mode cahaya yang dapat ditransmisikan, tidak ada dispersi antar mode, dan dispersi total kecil. Pada panjang gelombang 1,31μm, dispersi material dan dispersi pandu gelombang serat optik mode tunggal positif dan negatif, dan ukurannya persis sama, menjadikan wilayah panjang gelombang 1,31μm sebagai jendela kerja yang ideal untuk komunikasi serat optik, yang dapat mencapai transmisi data berkecepatan tinggi.
Keandalan Tinggi:Ini memiliki daya tahan yang baik dan resistensi korosi, tidak dipengaruhi oleh bahan kimia atau faktor lingkungan lainnya, dapat mempertahankan kualitas transmisi tertentu untuk waktu yang lama, dan cocok untuk komunikasi data jarak jauh.
Kemampuan anti-interferensi yang kuat: Karena desain serat optik mode tunggal memenuhi mode transmisi tunggal optik, ia dapat secara efektif mengurangi hamburan cahaya, sehingga tidak mudah dipengaruhi oleh gangguan elektromagnetik dari dunia luar, dan cocok untuk komunikasi data jarak jauh.

Terutama ada alasan berikut mengapa dioda laser serat daya tinggi tidak dapat menggunakan serat optik mode tunggal:
Mode Ketidakcocokan:
Output cahaya oleh dioda laser serat daya tinggi dapat mengandung banyak mode, sedangkan serat optik mode tunggal hanya dapat mentransmisikan satu mode cahaya. Ketika sinyal optik multi-mode memasukkan serat optik mode tunggal, masalah seperti konversi mode dan efisiensi kopling rendah akan terjadi, mengakibatkan peningkatan hilangnya sinyal optik selama transmisi, mempengaruhi kinerja transmisi. Misalnya, dioda laser multi-mode dapat ditambah dengan baik dengan serat optik multi-mode karena keduanya mendukung beberapa mode transmisi cahaya, tetapi dioda laser serat daya tinggi dan serat optik mode tunggal sulit untuk mencapai kopling yang efisien.
Perbedaan ukuran spot:
Ukuran permukaan yang memancar cahaya dari dioda laser serat daya tinggi biasanya besar, sedangkan ukuran inti serat optik mode tunggal kecil, umumnya beberapa mikron. Ini membuatnya sulit untuk secara efektif memasangkan cahaya ke inti serat optik mode tunggal, yang mengakibatkan kerugian kopling yang besar. Dalam beberapa aplikasi praktis, karena perbedaan ukuran titik, sistem optik yang kompleks mungkin diperlukan untuk menyesuaikan ukuran spot untuk mengakomodasi serat optik mode tunggal, tetapi ini akan meningkatkan biaya dan kompleksitas sistem.
Kualitas penyimpangan dan balok:
Meskipun dioda laser serat berdaya tinggi memiliki kualitas balok tertentu, masih ada celah dengan kualitas balok presisi tinggi, berkasitas rendah yang diperlukan oleh serat optik mode tunggal. Penyimpangan dapat menyebabkan masalah seperti distorsi fase ketika cahaya ditransmisikan dalam serat optik, lebih lanjut mempengaruhi efek transmisi. Dalam sistem komunikasi presisi tinggi, penyimpangan dapat menyebabkan distorsi sinyal dan mengurangi kualitas komunikasi.

Solusi dan saran aplikasi
Gunakan serat optik multimode:Untuk dioda laser serat daya tinggi, serat optik multimode yang cocok dapat dipilih untuk transmisi cahaya untuk meningkatkan efisiensi kopling dan kinerja transmisi.
Pemilihan Skenario Aplikasi:Menurut persyaratan aplikasi tertentu, timbang perlunya menggunakan dioda laser serat daya tinggi dan serat optik mode tunggal. Dalam beberapa skenario aplikasi di mana kebutuhan daya tidak terlalu tinggi tetapi jarak transmisi dan persyaratan bandwidth tinggi, jenis sumber cahaya lainnya dapat dipertimbangkan dalam kombinasi dengan serat optik mode tunggal.

Dioda laser serat daya tinggi tidak dapat menggunakan serat optik mode tunggal, terutama karena masalah seperti ketidakcocokan mode, perbedaan ukuran titik, dan kualitas balok yang tidak konsisten. Dalam aplikasi praktis, untuk mencapai kinerja transmisi dan efek aplikasi terbaik, jenis serat dan kombinasi sumber cahaya harus dipilih secara wajar sesuai dengan kebutuhan spesifik.

Informasi Kontak:

Jika Anda punya ide, jangan ragu untuk berbicara dengan kami. Di mana pun pelanggan kami berada dan apa persyaratan kami, kami akan mengikuti tujuan kami untuk memberi pelanggan kami dengan kualitas tinggi, harga rendah, dan layanan terbaik.