Ytterbium tamin'ny laser fibre: ny fitaovana, ny fandidiana fitsipika, ny hery, ny famokarana, fampiasana

Fibre lasers dia voalamina tsara sy mateza, marina tsara, ary mora hanely nahatonga hafanana. Izy ireo avy amin'ny karazana samy hafa, ary manana betsaka ny azo atao amin'ny lasers hafa karazana manana tombontsoa tsy manam-paharoa ny.

Fibre lasers: asa

Karazana fitaovana io no fitsipika miovaova toy ny mafy-panjakana loharanom-maharesy lahatra taratra avy amin'ny fibre, fa tsy miasa tsorakazo tsiranoka, lovia na kapila. Ny fahazavana niteraka ny dopant ao amin'ny foibe anjara ny fibre. Ny rafitra fototra dia afaka miainga avy tsotra ho tena sarotra. Ytterbium tamin'ny laser fibre fa fitaovana toy ny fibre manana ny boky lehibe ambonin'ny tahan'ny, toy izany koa ny hafanana azo aparitaky somary mora foana.

Fibre lasers dia pumped optically, matetika noho ny fanampian'ny diode lasers, fa amin'ny toe-javatra sasany - ny loharanom-baovao ihany. Ny hazavana ampiasaina ao amin'ireo rafitra ireo misolo tena matetika optic votoatiny, izay nanaovany ny ankamaroan'ny na izy rehetra ireo dia mifandray amin'izy samy izy. Amin'ny toe-javatra sasany, ny ampahany ny hazavana, ary indraindray anatiny fibre Optical rafitra dia miaraka amin'ny ampahany ivelany ny hazavana.

A diode paompy loharanom-baovao dia mety ho voaomana diode, na diodes plurality tsirairay, ny tsirairay avy izay mifandray amin'ny fibre optic connector waveguide. Doped fibre isaky ny farany dia manana fitaratra lavaka ny haavon'ny - amin'ny fomba fanao ho amin'ny fibre Bragg makarakara. Tamin'ny faran'ny ampahany manana ny hazavana, raha tsy ny Output miditra andry zavatra hafa ankoatra ny fibre. Ny hazavana mpitari-dalana azo ny fonao hieritreri koa raha naniry ny lavaka tamin'ny laser mety manana halavan'ny metatra maromaro.

binuclear

Structure tsiratsiraka ampiasaina amin'ny fibre lasers, dia zava-dehibe. Ny mahazatra indrindra dia ny rafitsary ny manana lafiny roa-rafitra fototra. Undoped ivelany fototra (indraindray dia antsoina hoe ny intima) pumped manangona sy mitantana izany hazavana teny an-fibre. Nandrisika taratra niteraka tao amin'ny fibre mandalo fototra ny anatiny, izay matetika no fomba iray. Ny anatiny dia ahitana fototra ny additive ytterbium, mandrisika ny paompy mazava. Maro ny endrika ivelany noncircular fototra ao anatin'izany - misy lafiny enina, D miendrika sy mahitsizoro, hampihena ny mety ho nahavoa ny mazava sakamandimby ao amin'ny foibe fototra.

Ny tamin'ny laser fibre dia afaka manana na lafiny pumping farany. Amin'ny tranga voalohany mazava sy loharanon-kevitra iray na maromaro miditra ny fibre farany. Raha ny lafiny pumping fahazavana namatsy ny splitter izay mamelona azy ho any amin'ny fototry ivelany. Izany tsy mitovy amin'ny tehina ny tamin'ny laser izay miditra ny mazava perpendicular ny mpiray.

Fa fanapahan-kevitra toy izany dia mitaky be dia be ny fandrosoana ara-drafitra. Tsara be dia nandoa ny famintinana ny paompy mazava ho any amin'ny fototra ny ho lasa mponina inversion, mitarika ho amin'ny mandrisika émission ao anatiny fototra. Mety ho tamin'ny laser fototra ny amplification ambaratonga samihafa ao amin'ny fibre arakaraka ny nanatrika ny, ary koa eo amin'ny lavany. Ireo anton-javatra aroso ho toy ny endrika injeniera ny masontsivana ilaina.

Power fetra mety hitranga, indrindra rehefa miasa ao anatin'ny fomba tokana-fibre. Toy izany ny fototry manana kely-sectional faritra hazo fijaliana, ary vokatr'izany mandalo therethrough fahazavan'ny hamafin'ny avo indrindra. Rehefa izany, arakaraka tsy Linear Brillouin fampielezana, izay mametra ny hery Output ny maro an'arivony Watts. Raha ny Output dia avo ampy, ny farany fibre mety ho simba.

Indrindra fa fibre lasers

Ny fampiasana ny fibre toy ny tsiranoka miasa manome fifandraisana halavan'ny lehibe kokoa, izay miasa tsara, raha ny diode pumping. Izany rafitsary vokatra avo fahombiazana ny photons fiovam-po, ary koa ny azo antoka sy voalamina tsara fanorenana, izay tsy discrete ny hazavana, mitaky fanovana na fampifanarahana.

A tamin'ny laser fibre, izay fitaovana mamela izany ny mampifanaraka tsara, dia azo ampifanarahana ho welding ny aizim-taratasy vy sy hamokatra femtosecond pulses. Fibre optic fanamafisam-peo-tokan-mandalo manome tombony, ary ampiasaina amin'ny fifandraisan-davitra, amin 'ny mety mampitombo onjam-maro indray miaraka. Toy izany koa harena dia ampiasaina eo amin'ny fitondrana miaraka amin'ny fanamafisam-peo oscillator tompony. Amin'ny toe-javatra sasany, ny fanamafisam-peo dia azo niasa amin'ny mitohy tamin'ny laser onja.

Ohatra iray hafa dia loharanom-tampoka émission avy amin'ny fibre-fanamafisana, izay ny mandrisika émission dia foanana. Ohatra iray hafa dia Raman tamin'ny laser fibre miaraka mitombo pielezana, betsaka Seara halavan'ny onjam. Efa nahita fampiharana amin'ny fikarohana, izay ny fitambaran'ny taranaka sy ny amplification fluoride mampiasa fitaratra, fa tsy ny fitsipika silica kofehy.

Na izany aza, amin'ny ankapobeny, kofehy vita amin'ny fitaratra amin'ny fahita firy silica-tany ao amin'ny fototry dopant. Ny fototra additives dia ytterbium sy ny Erbium. Ytterbium onjam-manana avy amin'ny 1030 ny 1080 nm, ary mety ataon-drizareo mahery isan-karazany. Ny fampiasana 940-nm diode paompy mampihena be ny tsy fahampian'ny ny photons. Ytterbium manana na ny tena quenching vokany, izay any amin'ny avo néodyme densities, toy izany koa ny farany dia ampiasaina amin'ny ampahany lasers sy ny ytterbium - in fibre (samy manome ny halavan'ny onjam izany).

Erbium Mamoaka ao amin'ny isan-karazany 1530-1620 nm, azo antoka ho an'ny maso. Ny matetika ho avo roa heny ny mety hiteraka fahazavana amin'ny 780 nm, izay tsy misy hafa karazana fibre lasers. Farany, ytterbium dia afaka hanampy ho erbium mba ny singa dia mitroka ny paompy taratra ary mamindra izany hery Erbium. Thulium - dopant iray hafa ny émission any amin'ny faritra infrared akaiky, izay toy izany no azo antoka ho an'ny maso sary.

avo fahombiazana

Ny tamin'ny laser fibre dia quasi-telo-anivon'ny rafitra. ny paompy photons manaitaitra ny tetezamita avy amin'ny fanjakana tany amin'ny sosona ambony. Laser tetezamita ambany indrindra dia avy amin'ny ampahany ny ambony anivon'ny amin'ny iray amin'ireo firenena nitoto fisarahana. Izany no tena mandaitra; fa ohatra, ytterbium-940 nm photon paompy Mamoaka ny photon 1030 amin'ny halavan'ny onjam-nm, ary atsangana hitondra kilema (angovo very), afa-tsy momba ny 9%.

Mifanohitra amin'izany kosa, néodyme, pumped amin'ny 808 nm very ny 24% ny hery. Noho izany, ytterbium tena hoe manana fahombiazana avo, na dia tsy izy rehetra no tratrarina noho ny famoizana ny sasany amin'ireo photons. Yb azo pumped amin'ny maro matetika toko, dia erbium - halavan'ny onjam-1480 na 980 nm. Ny ambony matetika dia tsy toy ny eo amin'ny lafiny mahomby photons kilema, fa ilaina, na dia amin'ity tranga ity, satria amin'ny 980 nm, loharanom-baovao tsara indrindra misy.

Ankapobeny ny fahombiazana tamin'ny laser fibre dia vokatry ny dingana roa-dingana. Voalohany indrindra, dia ny fahombiazan'ny ny paompy diode. Semiconductor loharanom-maharesy lahatra taratra tena mandaitra, amin'ny 50% fahombiazana mamelombelona ny herinaratra famantarana ho any an-Optical. Ny vokatry ny fanadihadiana laboratoara milaza fa azo atao ny hahatratra ny zava-dehibe ny 70% na mihoatra. Amin'ny lalao marina Output taratra tamin'ny laser fibre hisakana ny fiasan'ireny andalana dia tratra sy ny fahaiza-miasa mahomby pumping avo.

Faharoa, izany fiovam-po Optical-Optical fahombiazana. Rehefa misy kilema kely photons afaka hahatratra ny ambony ny excitation sy ny fitrandrahana fahombiazana ny fiovam-po Optical-Optical fahombiazana ny 60-70%. Ny vokatr'izany dia fahombiazana eo amin'ny 25-35% isan-karazany.

isan-karazany configurations

Fibre atsangana hitondra mitohy gropy onja mety ho mpitovo na multimode (transverse fomba). Singlemode mamoaka high quality andry ho an'ny fitaovana, miasa na amin'ny alalan'ny fandefasana ny andry ny rivo-piainana, sy ny indostria multimode fibre lasers afaka hiteraka hery bebe kokoa. Izany no ampiasaina noho ny fanapahana sy ny welding, ary indrindra indrindra, noho ny hafanana fitsaboana, izay faritra lehibe no nanazava.

Ny ela dia betsaka tamin'ny laser fibre quasi-mitohy fitaovana matetika millisecond pulses niteraka karazana. Matetika dia ny adidiny tsingerin'ny dia 10%. Izany dia mitarika ho amin'ny hery ambony kokoa noho ny tampon'isan'ny fomba mitohy (matetika im-polo) izay ampiasaina, ohatra, ho pulsed ary atsofony. Ny matetika Mety ho 500 Hz, arakaraka ny faharetany.

Q-ara in fibre lasers koa miasa toy ny tamin'ny ampahany. Ny mahazatra fitepon'ny fony faharetan'ny ao amin'ny isan-karazany ny nanoseconds ho microseconds. Ny intsony ny fibre, ny intsony mitaky ny ara Q-taratra ny Output, niteraka intsony ny hanin-kotrana.

Fibre fananana sasany voafetra eo amin'ny Q Fanovaovam-peo. Ny nonlinearity ny fibre tamin'ny laser manan-danja kokoa noho ny hazo fijaliana kely-sectional faritra ny fototra, ka ny tampon'isan'ny hery tokony ho somary voafetra. Azonao atao ny mampiasa boky na ny Q Switches, izay manome fampisehoana ambony, na optic modulators, izay mifandray hatrany amin'ny faran'ny ny anjara.

Q-mifamadika pulses azo naparitaka ao amin'ny fibre na ao amin'ny lavaka ny haavon'ny. Ohatra iray ny farany dia hita ao amin'ny National Complex simulation ny nokleary fitsapana (NIF, Livermore, CA), izay ny fibre tamin'ny laser dia ho an'ny tompony oscillator 192 andalana izy. Small pulses in slabs fitaratra lehibe doped naparitaka ny megajoules.

In fibre lasers amin'ny synchronization famerimberenana matetika dia miankina amin'ny halavan'ny fitaovana fanamafisana, tahaka ny tamin'ny fomba hafa ny synchronization faritra sy ny fitepon'ny fony faharetan'ny dia miankina amin'ny ny fahafahana mampitombo throughput. Ny fohy indrindra ao amin'ny isan-karazany ny 50 FS, ary mampiavaka indrindra - ao amin'ny isan-karazany ny 100 FS.

Teo anelanelan'ny ytterbium sy erbium fibre, misy fahasamihafana lehibe, Izay miasa amin'ny fomba samy hafa pielezana. Erbium-doped fibre emitting amin'ny 1550 nm tao amin'ny faritra anomalous pielezana. Izany dia mamela solitons. Itterbievye tsiratsiraka ao tsara, na ara-dalàna pielezana; Ho vokany, dia hiteraka pulses amin'ny Linear tononina matetika Fanovaovam-peo. Vokatry ny Bragg makarakara dia mety mila hamintinana ny hanin-kotrana halavan'ny.

Misy fomba maro mba hanova ny fibre-tamin'ny laser pulses, indrindra ho an'ny picosecond ultrafast fampianarana. Photonic kristaly kofehy azo vokarina amin'ny tena kely ho an'ny mahery cores nonlinear vokatra, toy ny ho an'ny taranaka supercontinuum. Mifanohitra amin'izany kosa, ny photonic kristaly Azo vokarina amin'ny tokan-tena lehibe fomba fototra mba tsy nonlinear vokany amin'ny hery avo.

Malefaka photonic kristaly fibre amin'ny fototra lehibe noforonina ho an'ny mitaky fampiharana fahefana ambony. Ny iray amin'ireo fomba dia ninia hiondrika ny kofehy mba hanaisotra izay tsy ilaina mba ambony fomba foana rehefa fototra transverse fomba. Ny tsy linearity Mamorona harmonics; ary subtracting ny matetika ny mbola hanohon, dia afaka mamorona fohy sy lava onjam-. Nonlinear vokany dia afaka ihany koa ny fitepon'ny fony mamokatra famatrarana, izay mitondra ilay fahitana matetika tohotra.

Ny loharanom supercontinuum toy ny tena fohy pulses mitohy mamokatra ny karazany amin'ny alalan'ny dingana Fanovaovam-peo. Ohatra, avy amin'ny voalohany 6 Sal pulses amin'ny 1050 nm, izay miteraka ny ytterbium tamin'ny laser fibre karazany ao amin'ny isan-karazany azo avy amin'ny taratra manimba ny mihoatra ny 1600 nm. Koa loharanom-Ira-pumped erbium-supercontinuum loharano amin'ny halavan'ny onjam-nm 1550.

High hery

Industry amin'izao fotoana izao ny mpanjifa lehibe indrindra ny fibre lasers. Ao amin'ny fitakiana avo amin'izao fotoana izao mankafy ny herin 'ny lamin' kilowatts fiara ampiasaina ao amin'ny orinasa. Ny fiara orinasa dia hiroso ho amin'ny famokarana hery vy avo-fiara mba hihaona amin'ny fepetra takiana amin'ny mateza ary somary mora kokoa ny toe-karena solika. Milina fitaovana mahazatra no tena sarotra, ohatra, loahanao ny karazana vy io sy ny loharanom-maharesy lahatra taratra mora hanaovanao azy.

Nanapaka tamin'ny laser fibre metaly, raha oharina amin'ny hafa karazana atsangana hitondra mpamokatra dia manana tombontsoa maro. Ohatra, akaiky-infrared waveband tsara variana metaly. Andry eo dia afaka ho voavonjy amin'ny alalan'ny fibre, izay mamela ny milina mba hifindra mora foana rehefa nanapaka ny fifantohana sy ny atsofony.

Optical fibre manefa ny fepetra takiana ho an'ny fahefana ambony indrindra. Fitaovam-piadiana US Navy, notsapaina tamin'ny 2014, ahitana ny 6-fibre 5.5-kilowatt lasers mitambatra tamin'ny andry iray, ary mamirapiratra amin'ny alalan'ny fananganana rafitra Optical. 33 KW vondrona nampiasaina mba handresy ny unmanned avy eny ambony fiara. Na dia tsy ny andry tokana-fomba, ny rafitra dia mahaliana, tahaka ny mamela ny mamorona tamin'ny laser fibre ny tànany avy tany fitsipika, misy sakafo avy hatrany.

Ny fahefana ambony indrindra afa-tsy fomba maharesy lahatra hazavana loharanom-IPG Photonics dia 10 KW. Ny tompony oscillator mamokatra ny Watt ny Optical hery, izay nanome ny fanamafisam-peo dingana pumped amin'ny 1018 nm amin'ny fahazavan'ny hafa fibre lasers. Ny rafitra manontolo dia manana habe roa vata fampangatsiahana.

Ny fampiasana ny fibre lasers koa omena ny fanapahana sy ny fahefana avo welding. , Ohatra, izy ireo fanoherana Nosoloana welding vy taratasy famahana ny olana ny deformation ny fitaovana. Power fanaraha-maso sy ny masontsivana ahafahana miolakolaka mazava tsara fanapahana, indrindra fa ny zorony.

Mahery vaika indrindra tamin'ny laser fibre multimode - noho ny fanapahanao metaly avy amin'ny iray ihany mpanamboatra - hatramin'ny 100 KW. Ny rafitra dia mifototra amin'ny tsy mazava ny fitambaran'ny andry, noho izany dia tsy faran'izay avo-tsara andry. Io fanoherana mahatonga fibre lasers tsara tarehy ho an'ny orinasa.

mivaingana ary atsofony

Multimode tamin'ny laser fibre Output ny 4 KW azo ampiasaina noho ny fanapahana sy mivaingana ary atsofony. Nahoana no manao izany? Rehefa injeniera Miezaka hanatratra horohorontany fanoherana ny trano efa misy, mba ho malina tsara ny azo tsapain-tànana. Rehefa nametraka ao aminy, toy ny vy ary atsofony percussion fanamafisana mahazatra mety hahatonga lesoka sy mampihena ny simenitra, fa tapaka tsy fibre lasers torotoro izany.

Lasers amin'ny Q-mifamadika ampiasaina fibre ohatra ny fametahaka marika na eo amin'ny fanamboarana ny Semiconductor elektronika. Izy ireo ihany koa ny ampiasaina ao amin'ny isan-karazany finders: Modules dia ny haben'ny ny tanana-maso azo antoka misy fibre lasers izay Output dia 4 KW, ny matetika ny 50 kHz sy ny fitepon'ny fony faharetan'ny ny NS 5-15.

surface fitsaboana

Dia be ny liana tamin'ny fibre kely lasers ho an'ny madinika sy ny nanoprocessing. Rehefa manala ho etỳ ambonin'ny sosona, raha ny fitepon'ny fony faharetan'ny dia fohy noho ny 35 Sal, tsy misy fanazavana tifitra. Zavatra tsy manakana ny fananganana ny dimples sy ny rakitry ny ela hafa faniry. Ny pulses ao amin'ny fitondrana femtosecond nonlinear miteraka vokatra izay tsy saro-pady ny halavan'ny onjam faritra sy ny manodidina dia tsy liana izy, navelany hiasa tsy misy Mitana fahasimbana na fanalefahana ny faritra manodidina. Ankoatra izany, dia mety ho faty lavaka amin'ny halaliny ny sakany avo - ohatra, haingana (vitsivitsy milliseconds) Small lavaka amin'ny 1 mm ny mampiasa ny Stainless vy 800-FS pulses amin'ny matetika ny 1 Mhz.

Azo atao koa ny hamokatra etỳ ambonin'ny-tsaboina mangarahara fitaovana, oh, ny olombelona maso. Manapaka ny sisiny amin'ny maso microsurgery, femtosecond pulses vysokoaperturnym mafy family fifantohana amin'ny hevitra eto ambany ho etỳ ambonin'ny ny maso tsy niteraka fahasimbana misy etỳ ambonin'ny, fa ny maso ara-nofo dia ny nandravany amin'ny maso halaliny. Ny malambolambo amin'ny cornea ambonin'ny, izay ilaina amin'ny fahitana mbola simba. Ny sisiny dia tafasaraka amin'ny ambany, dia mety ho hongotana hipoitra teny ambony rano excimer tamin'ny laser namorona family. Ahitana fampiharana ara-pitsaboana hafa fandidiana marivo fidirana amin'ny Dermatology, ary koa ny fampiasana ny sasany karazana tomography Optical coherence.

femtosecond lasers

Femtosecond lasers in siansa ampiasaina mba manaitaitra ny rava tamin'ny laser spectroscopy, fluorescence spectroscopy amin'ny vahaolana ara-nofo, ary koa ho fitaovana fikarohana ankapobeny. Ankoatra izany, izy ireo dia ilaina ho amin'ny famokarana femtosecond tohotra matetika takiana amin'ny drefy sy ny fampianarana ankapobeny. Ny iray amin'ireo tena fangatahana ao amin'ny fotoana fohy no ho atomika famantaranandro ny zanabolana GPS taranaka vaovao iray, izay hampitombo ny toerany araka ny marina.

Single matetika tamin'ny laser fibre dia tanterahina amin'ny spectral linewidth ny latsaky ny 1 kHz. Io fitaovana mahavariana amin'ny Output taratra kely hery avy 10 MW ny 1W. Mahita fampiharana eo amin'ny sehatry ny fifandraisana, drefy (oh, in fibre gyroscopes) sy ny spectroscopy.

Inona ny manaraka?

Ary ny amin'ny fikarohana fampiharana, dia mbola be dia be ireo no nianatra. Ohatra, injeniera ara-tafika, izay azo ampiharina eo amin'ny faritra hafa, izay mifototra amin'ny natambatra iray tamin'ny laser fibre-rairainy mba hahazoana ny avo andry mampiasa ny maharesy lahatra na spectral mitambatra. Ho vokany, dia nahavita fahefana bebe kokoa amin'ny fomba tokana-andry.

Production ny fibre lasers Mitombo haingana, indrindra ho an'ny orinasa ny fiara filàna. Koa, misy fanoloana ny tsy fibrous fibre fitaovana. Ankoatra ny fanatsarana ankapobeny amin'ny vidiny sy ny fampisehoana, dia misy azo ampiharina kokoa femtosecond lasers sy supercontinuum loharanom-baovao. Fibre lasers mitana niches bebe kokoa ary ho lasa loharanom-fanatsarana hafa karazana lasers.