Die Faserbündeltechnologie verbessert die Leistung und Helligkeit von blauen Halbleiterlasern.

Die Faserbündeltechnologie verbessert Leistung und Helligkeit vonblauer Halbleiterlaser

Strahlformung unter Verwendung der gleichen oder einer ähnlichen WellenlängeLaserDie Einheit bildet die Grundlage für die Kombination mehrerer Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen. Dabei werden beim räumlichen Strahlbündeln mehrere Laserstrahlen räumlich übereinandergelegt, um die Leistung zu erhöhen, was jedoch die Strahlqualität beeinträchtigen kann. Durch die Nutzung der linearen Polarisationscharakteristik vonHalbleiterlaserDie Leistung zweier Strahlen, deren Schwingungsrichtung senkrecht zueinander steht, kann nahezu verdoppelt werden, ohne die Strahlqualität zu beeinträchtigen. Ein Faserbündeler ist ein Fasergerät, das auf dem Prinzip des konischen, verschmolzenen Faserbündels (Taper Fused Fiber Bundle, TFB) basiert. Dabei wird die Beschichtung eines Faserbündels entfernt, die Fasern werden in einer bestimmten Weise angeordnet und bei hoher Temperatur erhitzt, um sie zu schmelzen. Gleichzeitig wird das Faserbündel in entgegengesetzter Richtung gedehnt, wodurch der erhitzte Bereich zu einem konischen Faserbündel verschmilzt. Nach dem Abschneiden der Verjüngung wird das konische Ende mit einer Ausgangsfaser verschmolzen. Die Faserbündelungstechnologie ermöglicht die Kombination mehrerer einzelner Faserbündel zu einem Bündel mit großem Durchmesser und somit die Übertragung einer höheren optischen Leistung. Abbildung 1 zeigt das schematische Diagramm.blauer LaserFasertechnologie.

Die spektrale Strahlkombinationstechnik nutzt ein einzelnes Dispersionselement auf einem Chip, um mehrere Laserstrahlen mit Wellenlängenabständen bis zu 0,1 nm gleichzeitig zu kombinieren. Mehrere Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen treffen unter verschiedenen Winkeln auf das Dispersionselement, überlappen sich dort und werden anschließend unter dem Einfluss der Dispersion gebeugt und in dieselbe Richtung ausgekoppelt. Dadurch überlappen sich die kombinierten Laserstrahlen im Nah- und Fernfeld, ihre Leistung entspricht der Summe der Einzelstrahlen, und die Strahlqualität ist konsistent. Um die spektrale Strahlkombination mit geringem Abstand zu realisieren, wird üblicherweise ein Beugungsgitter mit starker Dispersion als Strahlkombinationselement verwendet, oder ein Oberflächengitter in Kombination mit einem externen Spiegel-Feedback-Modus. Dadurch entfällt die separate Steuerung des Spektrums der einzelnen Laserstrahlen, was den Aufwand und die Kosten reduziert.

Blaue Laser und ihre Kombinationslichtquellen mit Infrarotlasern finden breite Anwendung beim Schweißen von Nichteisenmetallen und in der additiven Fertigung. Sie verbessern die Energieumwandlungseffizienz und die Stabilität der Fertigungsprozesse. Die Absorptionsrate blauer Laser für Nichteisenmetalle ist um ein Vielfaches höher als die von Nahinfrarotlasern. Auch bei Titan, Nickel, Eisen und anderen Metallen werden die Ergebnisse verbessert. Hochleistungs-Blaulaser werden die Laserfertigung revolutionieren, wobei höhere Helligkeit und geringere Kosten die zukünftigen Entwicklungstrends darstellen. Additive Fertigung, Beschichtung und Schweißen von Nichteisenmetallen werden dadurch noch breitere Anwendung finden.

Im Stadium geringer blauer Leuchtkraft und hoher Kosten kann die kombinierte Lichtquelle aus blauem und nahinfrarotem Laser die Energieumwandlungseffizienz bestehender Lichtquellen und die Stabilität des Fertigungsprozesses bei kontrollierbaren Kosten deutlich verbessern. Die Entwicklung von Technologien zur Spektrums-Strahlkombination, die Lösung technischer Probleme und die Kombination mit Hochleistungslasertechnologie zur Realisierung einer Kilowatt-starken blauen Halbleiterlaserquelle sind von großer Bedeutung, ebenso wie die Erforschung neuer Strahlkombinationstechnologien. Mit steigender Laserleistung und Leuchtkraft wird der blaue Laser, ob als direkte oder indirekte Lichtquelle, in der Landesverteidigung und der Industrie eine wichtige Rolle spielen.