Šķiedru savienots lāzersattiecas uz lāzeru, kurā kā pastiprināšanas vidi izmanto stikla šķiedru, kas leģēta ar retzemju elementiem.

Ir divi galvenie veidi, kā optiskais signāls no lāzera nonāk šķiedrā: tiešais savienojums un objektīva savienojums, un objektīva savienojums ir sadalīts viena objektīva savienojumā un vairāku lēcu savienojumā. Augstāku savienojuma efektivitāti var iegūt, izmantojot objektīva savienojumu nekā tiešo savienojumu. Divu lēcu savienojuma galvenā priekšrocība ir tā, ka pielaidi var izkliedēt tā, lai optiskā ceļa komponentiem varētu būt lielāka pārvietošanās telpa.

Šeit ir pieci praktiski jautājumi par šķiedru savienošanu

1. Kad var izmantot NA, lai precīzi novērtētu šķiedras uztveršanas leņķi?

Daudzmodu šķiedras maksimālo uztveršanas leņķi var precīzi novērtēt pēc skaitliskās apertūras (NA), taču šī attiecība nav piemērojama vienmoda šķiedrai.Attiecību starp NA un maksimālo uztveršanas leņķi (θmax) var aprēķināt ar ģeometrisko optiku. Formulu skatiet nākamajā attēlā. Ja krītošā gaisma tiek uzskatīta par staru, θmax apzīmē šķiedras spēju savākt ārpusass gaismu: stari (sarkanā un rozā), kuru krītošais leņķis ir mazāks vai vienāds ar θmax, saskarnē saskaras ar kopējo iekšējo atstarošanos (TIR). starp serdi un apšuvumu, un tiem ir pienākums izplatīties uz priekšu kodolā. Stari, kuru krītošais leņķis ir lielāks par θmax (zils), galu galā tiek zaudēti refrakcijas dēļ.

Vairāki krišanas leņķi un šķiedru režīms

Stari, kuru krītošais leņķis ir mazāks vai vienāds ar θmax, tiks savienoti ar vienu no daudzmodu šķiedras vadošajiem režīmiem. Kopumā, jo mazāks ir sastopamības leņķis, jo zemāka ir ierosinātās šķiedras režīma secība. Lielākā daļa enerģijas tiek koncentrēta zemas kārtas režīmā netālu no centra, un parasti krītošie stari ierosina zemākās kārtas režīmu. Tālāk ir parādīta divu daudzmodu optisko šķiedru izplatīšanās diagramma.

Viena režīma šķiedra ir atšķirīga

NA, kas aprēķināts pēc iepriekš minētās formulas, nav vienmoda šķiedras maksimālais biežuma leņķis, tāpēc tas nevar raksturot vienmoda šķiedras optiskās uztveršanas spēju. Vienmoda šķiedrā pastāv tikai zemākais virzošais režīms, ko ierosina 0-grādi krītošā gaisma, un izplatīšanās diagramma ir šāda.

Nav precīzi novērtēt NA vienmoda šķiedras izvades novirzes leņķi. Šajā gadījumā stars atšķiras difrakcijas dēļ, un ģeometriskā optika šo efektu neņem vērā, tāpēc ir nepieciešama viļņu optika.

2. Kāpēc MFD ir svarīgs parametrs vienmoda Fiber Coupled Laser?

Kad stars izplatās pa vienmoda šķiedru, tas saglabā intensitātes profilu, kas ir tuvu Gausa formai. Profila platumu var raksturot ar režīma lauka diametru (MFD), tas ir, laiduma platumu, kad intensitāte samazinās līdz 1/e² no maksimālās vērtības. Īkšķis: MFD ir aptuveni 1,15 reizes lielāks par šķiedras serdes diametru.

Jo tuvāk krītošā gaisma ir Gausa gaismai, jo augstāka ir savienojuma efektivitāte. Ja krītošā gaisma ir Gausa gaisma un staru kūļa viduklis ir vienāds ar šķiedras MFD, var sasniegt augstu savienojuma efektivitāti. Aizvietojot MFD ar vidukļa diametru Gausa staru kūļa formulā, var precīzi aprēķināt vienmodas šķiedras savienojuma parametrus un novirzes leņķi.

Nosakiet savienojuma parametrus

Viena režīma šķiedrai ir tikai viens virzošais režīms, ko var aprakstīt ar Besela funkciju. Līdzīgas formas dēļ Gausa funkcijas izmantošana var vienkāršot šķiedru rakstu, vienlaikus nodrošinot precīzus rezultātus. Zemāk esošajā attēlā parādīts vienmoda šķiedras režīma intensitātes profils, kurā krītošo gaismu var savienot tikai ar virzošo režīmu, ja tas tam atbilst.

Viena režīma šķiedru savienots lāzers

Lai uzlabotu vienmoda šķiedras savienojuma efektivitāti, ir nepieciešams, lai krītošā Gausa stara viduklis atrastos šķiedras galā, un vidukļa intensitāte un režīma intensitāte sakrīt un sakrīt. Ja staru kūļa vidukļa diametrs nav vienāds ar MFD, staru kūļa intensitātes profils mainās vai novirzās vai stars nekrīt aksiāli gar šķiedru, šie apstākļi samazinās savienojuma efektivitāti.

3. Vai NA var precīzi novērtēt vienmoda šķiedras izvades diverģences leņķi?

Ir liela kļūda, novērtējot vienmoda šķiedras novirzes leņķi, izmantojot NA. Precīzāka metode ir izmantot Gausa staru kūļa izplatīšanās teoriju. Aptuvenā formula vienmoda šķiedras tālā lauka novirzes leņķa aprēķināšanai ir šāda, un rezultāts ir novirzes leņķis vai uztveršanas leņķis radiānos.

Vienmodas šķiedras izvade ir līdzīga Gausa gaismai, piemēram, ģeometriskās optikas aprēķinātajam diverģences leņķim ir liela novirze. Ģeometriskās optikas aprēķinātais novirzes leņķis ir vienāds ar arcsin (NA), kas ir piemērojams tikai vispārējai daudzmodu šķiedrai.

Viena režīma šķiedra izvada Gausa staru kūli. Reilija attālumu un staru kūļa rādiusu z punktā aprēķina attiecīgi pēc divām šādām formulām.

Tāpēc vienmoda šķiedras izejas staru kūļa novirzes leņķi var precīzi simulēt, kā parādīts attēlā zemāk. Acīmredzot, ir liela kļūda, aprēķinot novirzes leņķus, izmantojot NA saskaņā ar ģeometriskās optikas teoriju. Šajā piemērā NA un MFD ir attiecīgi 0,13 un 6,4 µm. Darbības viļņa garums ir 980 nm, un Reilija attālums ir 32,8 µm.

Kā redzams attēlā, staru kūļa novirze nav lineāra Reilija attālumā, bet to var uzskatīt par aptuveni lineāru tālajā laukā. Divi attēlā atzīmētie leņķi ir aprēķināti no to līkņu slīpuma. Ja aprēķināšanai tiek izmantota iepriekš minētā tālā lauka aproksimācijas formula, rezultāts tiek pārveidots par 5,61 grādu leņķi ar nelielu kļūdu.

4. Kādi ir faktori, kas ietekmē vienmoda šķiedras savienojuma efektivitāti?

Vienmodas šķiedras savienojuma efektivitāti var uzlabot, pielāgojot krītošā stara leņķi, pozīciju un intensitātes profilu. Pieņemot, ka šķiedras gala virsma ir plakana un perpendikulāra asij, sija var sasniegt augstāko savienojuma efektivitāti, ja ir izpildīti šādi nosacījumi:

• Gausa intensitātes profils

•Pozitīvs iznākums no šķiedras gala virsmas

•Vieklis atrodas šķiedras galā

•Izlīdziniet vidukļa centru ar serdes centru

• Vidukļa diametrs ir vienāds ar šķiedras MFD

Gaismas avoti var ierobežot savienojuma efektivitāti

Ja lāzers izstaro tikai zemākās kārtas šķērsenisko režīmu, tad izvade ir aptuveni Gausa staru kūlis, ko var efektīvi savienot ar vienmoda šķiedru. Tomēr daudzrežīmu lāzeru vai platjoslas gaismas avotu savienojuma efektivitāte ar viena režīma šķiedrām ir ļoti zema, un lielākā daļa gaismas tiks noplūde pat tad, ja tā ir fokusēta uz serdes laukumu. Tas ir tāpēc, ka tikai daļa no vairāku režīmu avota gaismas atbilst vienmoda šķiedras virzošajam modelim, tāpēc vairāku režīmu avots var nodrošināt augstāku savienojuma efektivitāti ar daudzmodu šķiedru.

5. Vai vairāku režīmu šķiedras maksimālais uztveršanas leņķis ir fiksēts?

Problēma ir atkarīga no šķiedras veida. Pakāpju indeksa daudzmodu šķiedrām katra kodola punkta maksimālais uztveršanas leņķis ir vienāds. Tomēr tikai gradētā indeksa daudzmodu šķiedras kodola centrs var nodrošināt maksimālo biežuma leņķi. Jo tālāk no centra, jo mazāks maksimālais uztveršanas leņķis un maksimālais uztveršanas leņķis apšuvuma saskarnes tuvumā ir 0.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.