S rastúcim výstupným výkonom priemyselných laserov sa ako bezpečne, efektívne, na veľké vzdialenosti a flexibilne prenášať vysokoenergetické lasery stalo kľúčom k podpore hĺbkovej aplikácie a rozvoja laserovej technológie v oblastiach priemyslu, vedeckého výskumu a lekárske ošetrenie. Technológia vlákien na prenos energie lasera s veľkým priemerom jadra je nepochybne efektívnym spôsobom, ako odomknúť „posledný meter“ lasera, aby sa presne dostal na scénu aplikácie.
Čo je veľký priemer jadra? To znamená, že priemer jadra je väčší ako 50 μm, v porovnaní s tradičným priemerom jadra jednovidového vlákna je zvyčajne 9 ~ 10 μm. prečo použiť veľký priemer jadra? Veľký priemer jadra môže účinne zväčšiť oblasť poľa v režime vlákna, znížiť nelineárne efekty a zlepšiť kvalitu lúča; čo je najdôležitejšie, vlákno môže vydržať optický výkon a veľkosť poľa režimu je úmerná veľkosti priemeru jadra, môže účinne zlepšiť prah poškodenia vlákna, takže optické vlákno na prenos energie so štruktúrou s veľkým priemerom jadra sa stalo nevyhnutným. Nasleduje krátky úvod do niekoľkých hlavných vlákien na prenos energie lasera s veľkým priemerom jadra.
Bežné vlákno s veľkým priemerom jadra
Konvenčné vlákno s veľkým priemerom jadra, štruktúra a tradičné jednovidové vlákno, jadrom a plášťom dvoch častí kompozície, veľkosť jadra je väčšia, pre vysoko čisté kremenné sklo si obkladové materiály môžu vybrať plast alebo vysoko čistý dopovaný fluórom (F) kremenné sklo. Plastové obklady s vysokou pevnosťou v ťahu, odolnosťou voči žiareniu; Obloženie zo skla dopovaného F má vyššiu šírku pásma a nižšiu stratu.
Priemyselne sú konvenčné vlákna s veľkým priemerom jadra najbežnejším typom vlákien na prenos laserovej energie a sú široko používané v oblasti tepelného spracovania povrchu materiálov, laserového zvárania a laserového rezania. V medicíne sa vlákno s veľkým priemerom jadra môže použiť pri endoskopickej laserovej litotrypsii a liečbe prostaty kvôli jeho vlastnostiam vysokého prenosu energie, izolácie a ohybnosti.
Obrázok konvenčnej štruktúry vlákna s veľkým priemerom jadra a jeho prierezu (Zdroj: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
Homogenizované vlákno so špeciálnou štruktúrou s veľkým priemerom jadra
V porovnaní s konvenčným optickým vláknom s veľkým priemerom jadra, špeciálnym homogenizačným optickým vláknom s veľkým priemerom jadra, hlavne štruktúra jadra sa mení, už nie tradičné okrúhle, ako je obdĺžnikové jadro, štvorcové jadro, šesťhranné jadro, osemhranné jadro, toroidné jadro a tak ďalej, môže spĺňať potreby rôznych aplikačných scenárov. Jeho jedinečná štruktúra jadra na dosiahnutie homogenizovaného výstupu lúča s plochým vrchom v porovnaní s konvenčným výstupom vlákna s veľkým priemerom jadra s energiou sústredenou v strede Gaussovho lúča môže urobiť laser a úlohu materiálu rovnomernejšie, zatiaľ čo rovnomerné rozloženie energie lasera tiež zlepšuje prah poškodenia vlákna ako celku, pri špičkovom laserovom zváraní, tepelnom spracovaní, čistení povrchov, fotolitografii a spracovaní polovodičových plátkov atď.
Obrázok časť prierezu homogenizačného vlákna so špeciálnou štruktúrou s veľkým priemerom jadra (zdroj: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
Mikroštruktúrne vlákno
Tiež známe ako vlákno fotonického kryštálu, jeho prierez má komplexnú distribúciu indexu lomu, zvyčajne periodické usporiadanie dopovaných sklenených materiálov alebo vzduchových otvorov, existujú dve hlavné kategórie pevného jadra a prázdneho jadra. Tu sa zameriavame na duté mikroštruktúrované optické vlákna, hlavne tri druhy dutých Braggových vlákien, duté fotonické bandgap vlákna a duté antirezonančné vlákna, z ktorých duté Braggove vlákna sa používajú hlavne v oblasti snímania, zatiaľ čo fotonické bandgap vlákna s dutým jadrom a antirezonančné vlákna s dutým jadrom, ktoré nielenže vykazujú mimoriadny potenciál v oblasti snímania, ale boli tiež široko používané v mnohých špičkových vedeckých a technologických oblastiach, ako je prenos energie a vysoká -rýchlosť komunikácie.
V porovnaní s vláknami s pevným jadrom majú vlákna s dutým jadrom vzduchové jadro, čo je vlastnosť, ktorá im dáva výhodu nízkeho rozptylu a nízkych nelineárnych efektov, čím sa zaisťuje, že sa počas prenosu zachová dobrá kvalita bodového výstupu. Jeho vysoký prah poškodenia zároveň poskytuje pevnú podporu pre rôzne vysokovýkonné laserové aplikácie.
