Referenz für die Auswahl von Einmoden-Faserlasern

Referenz für die AuswahlEinmoden-Faserlaser
In praktischen Anwendungen ist die Auswahl eines geeigneten Einmoden-Transistors entscheidend.FaserlaserUm sicherzustellen, dass die Leistung den spezifischen Anwendungsanforderungen, der Betriebsumgebung und den Budgetvorgaben entspricht, ist eine systematische Abwägung verschiedener Parameter erforderlich. Dieser Abschnitt stellt eine praxisorientierte Auswahlmethodik vor, die auf den jeweiligen Anforderungen basiert.
Auswahlstrategie basierend auf Anwendungsszenarien
Die Leistungsanforderungen fürLaserDie Anforderungen variieren je nach Anwendungsszenario erheblich. Der erste Schritt bei der Auswahl besteht darin, die Kernanforderungen der Anwendung zu klären.
Präzisionsmaterialbearbeitung und Mikro-Nano-Fertigung: Anwendungen wie Feinschneiden, Bohren, das Vereinzeln von Halbleiterwafern, Markierungen im Mikrometerbereich und 3D-Druck stellen extrem hohe Anforderungen an die Strahlqualität und die Fokussiergröße. Es sollte ein Laser mit einem M²-Faktor nahe 1 (z. B. < 1,1) gewählt werden. Die Ausgangsleistung ist abhängig von der Materialdicke und der Bearbeitungsgeschwindigkeit. Im Allgemeinen genügt eine Leistung von einigen zehn bis einigen hundert Watt für die meisten Mikrobearbeitungsprozesse. Hinsichtlich der Wellenlänge ist 1064 nm aufgrund der hohen Absorptionsrate und der geringen Kosten pro Watt Laserleistung die bevorzugte Wahl für die Bearbeitung der meisten Metalle.
Wissenschaftliche Forschung und High-End-Messtechnik: Anwendungsgebiete umfassen optische Pinzetten, Kaltatomphysik, hochauflösende Spektroskopie und Interferometrie. In diesen Bereichen wird besonderer Wert auf Monochromasie, Frequenzstabilität und Rauschverhalten der Laser gelegt. Modelle mit schmaler Linienbreite (bis hin zu Einzelfrequenzlasern) und geringem Rauschen sind daher von Vorteil. Die Wellenlänge sollte anhand der Resonanzlinie eines spezifischen Atoms oder Moleküls gewählt werden (beispielsweise wird häufig 780 nm zur Kühlung von Rubidiumatomen verwendet). Für Interferenzexperimente ist üblicherweise eine Vorspannungsregelung erforderlich. Der Leistungsbedarf ist in der Regel gering; oft genügen einige hundert Milliwatt bis einige Watt.
Medizin und Biotechnologie: Anwendungsgebiete umfassen die Augenchirurgie, die Hautbehandlung und die Fluoreszenzmikroskopie. Augensicherheit hat oberste Priorität, daher werden häufig Laser mit Wellenlängen von 1550 nm oder 2 μm gewählt, die im augenschonenden Bereich liegen. Bei diagnostischen Anwendungen ist auf die Leistungsstabilität zu achten; bei therapeutischen Anwendungen sollte die geeignete Leistung anhand der Behandlungstiefe und des Energiebedarfs ausgewählt werden. Die Flexibilität der optischen Übertragung ist in solchen Anwendungen ein großer Vorteil.
Kommunikation und Sensorik: Typische Anwendungsgebiete sind faseroptische Sensorik, LiDAR und optische Weltraumkommunikation. Diese Szenarien erfordernLaserHohe Zuverlässigkeit, Anpassungsfähigkeit an verschiedene Umgebungsbedingungen und Langzeitstabilität sind entscheidend. Das 1550-nm-Band hat sich aufgrund seiner geringsten Übertragungsverluste in optischen Fasern als bevorzugte Wahl etabliert. Für kohärente Detektionssysteme (wie z. B. kohärentes Lidar) wird ein linear polarisierter Laser mit extrem schmaler Linienbreite als Lokaloszillator benötigt.
2. Priorisierte Sortierung der Schlüsselparameter
Angesichts zahlreicher Parameter können Entscheidungen auf der Grundlage der folgenden Prioritäten getroffen werden:
Entscheidende Parameter: Zunächst müssen Wellenlänge und Strahlqualität bestimmt werden. Die Wellenlänge richtet sich nach den wesentlichen Anforderungen der Anwendung (Materialabsorptionseigenschaften, Sicherheitsstandards, Atomresonanzlinien) und lässt in der Regel keinen Spielraum für Kompromisse. Die Strahlqualität ist maßgeblich für die grundsätzliche Realisierbarkeit der Anwendung. Beispielsweise sind Laser mit einem zu hohen M²-Wert für die Präzisionsbearbeitung ungeeignet.
Leistungsparameter: Zweitens ist auf die Ausgangsleistung und die Linienbreite/Polarisation zu achten. Die Leistung muss die Energieschwelle oder die Effizienzanforderungen der Anwendung erfüllen. Die Linienbreite und die Polarisationscharakteristik werden anhand der spezifischen technischen Anforderungen der Anwendung bestimmt (z. B. ob Interferenzen oder Frequenzverdopplung auftreten). Praktische Parameter: Schließlich sind Stabilität (z. B. Langzeitstabilität der Ausgangsleistung), Zuverlässigkeit (fehlerfreie Betriebszeit), Leistungsaufnahme, Schnittstellenkompatibilität und Kosten zu berücksichtigen. Diese Parameter beeinflussen den Integrationsaufwand und die Gesamtbetriebskosten des Lasers im praktischen Einsatz.

3. Auswahl und Beurteilung zwischen Einzelmodus und Mehrmodus
Obwohl sich dieser Artikel auf den Einzelmodus konzentriert.FaserlaserDaher ist es entscheidend, die Notwendigkeit der Wahl eines Singlemode-Faserlasers bei der praktischen Anwendung genau zu verstehen. Wenn höchste Bearbeitungsgenauigkeit, kleinste Wärmeeinflusszone, maximale Fokussierungsfähigkeit oder größte Übertragungsdistanz die Kernanforderungen einer Anwendung darstellen, ist ein Singlemode-Faserlaser die einzig richtige Wahl. Umgekehrt können Multimode-Faserlaser aufgrund ihrer höheren Gesamtleistung und geringeren Kosten eine wirtschaftlichere und praktischere Alternative sein, wenn die Anwendung hauptsächlich das Schweißen dicker Bleche, die großflächige Oberflächenbehandlung oder die Übertragung hoher Leistungen über kurze Distanzen umfasst und die Anforderungen an die absolute Genauigkeit nicht so hoch sind.