چرا نمی توان دیودهای لیزر با قدرت بالا از فیبر تک حالته استفاده کرد؟

با پیشرفت های مداوم در مداوم قدرت بالالیزر فیبرفناوری ، فناوری لیزر فیبر به طور گسترده در پردازش صنعتی ، درمان پزشکی ، هوافضا و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار گرفته است.

در دستیابی به توان بالاتر ، دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا با الیاف نوری تک حالت ناسازگار هستند. از آنجا که قطر اصلی الیاف نوری تک حالته اندک است و دیافراگم عددی محدود است ، به طور کارآمد جفت شدن و انتقال سیگنال های نوری با انرژی بالا تولید شده توسط دیودهای لیزر با انرژی بالا ، و در نتیجه از بین رفتن و تحریف سیگنال های نوری در هنگام انتقال ، که به طور جدی عملکرد کلی را محدود می کند و اثر کاربردی از سیستم های فیبر LASER را به طور جدی محدود می کند.

ویژگی های دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا:
اصل کار:لیزر بر اساس اصل تابش تحریک شده دیودهای نیمه هادی تولید می شود و نور از طریق ساختارهای فیبر نوری منتقل و تقویت می شود. تحت عمل منبع پمپ ، ذرات موجود در مواد کار از سطح انرژی بالایی هیجان زده می شوند و توزیع وارونگی تعداد ذرات را تشکیل می دهند ، از این طریق تقویت نور را تحقق می بخشند و از طریق انتخاب حالت حفره رزونانس ، لیزرهای خروجی از طول و قدرت خاص را ایجاد می کنند.
ویژگی های قدرت:معمولاً از قدرت خروجی نسبتاً بالایی برخوردار هستند که می تواند نیازهای برخی از سناریوهایی را که نیاز به تولید انرژی بالا دارند ، مانند پردازش مواد ، پزشکی و سایر زمینه ها برآورده می کند. به عنوان مثال ، لیزرهای فیبر کلاس کیلووات در حال حاضر نسبتاً متداول هستند و می توانند برای برش ، جوشکاری و سایر فرآیندهای موجود در تولید صنعتی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گیرند.
کیفیت پرتو:به طور کلی ، کیفیت پرتو خوبی دارد. پرتو خروجی آن عمدتا حالت عرضی اساسی یا حالت مرتبه پایین است و دارای روشنایی بالا و زاویه واگرایی پایین است. این امر باعث می شود تا بعد از تمرکز ، اندازه نقطه کوچکتر و چگالی قدرت بالاتر را بدست آورد که برای بهبود دقت و کارآیی پردازش مفید است. با این حال ، هنوز هم در مقایسه با الزامات فیبر تک حالت برای کیفیت پرتو تفاوت هایی وجود دارد. فیبر تک حالته به کیفیت پرتوهای بالاتر و اندازه نقطه کوچکتر نیاز دارد و لیزر تولید شده توسط دیود لیزر فیبر با قدرت بالا ممکن است هنگام همراه شدن با فیبر تک حالت ، مشکلات خاصی داشته باشد و نیاز به طراحی سیستم نوری ویژه و بهینه سازی دارد.

خصوصیات فیبر تک حالته:
ساختار و اصل:این شامل یک هسته ، روکش و روکش است. نور به صورت کل بازتاب به صورت محوری در هسته پخش می شود و فقط می تواند یک حالت نور را منتقل کند. حداکثر قطر هسته آن به طور کلی 9μm یا 10μm است و قطر روکش حدود 125μm است. از آنجا که قطر هسته کوچک و نزدیک به طول موج نور است ، نور فقط می تواند در جهت محوری هسته هنگام پخش در آن پخش شود و از پراکندگی حالت جلوگیری کند و از این طریق کیفیت انتقال بالاتر را تضمین می کند.
مزایای:
ضرر کم:از دست دادن انتقال فیبر نوری تک حالت نسبتاً کوچک است ، معمولاً بین {1}} 2db/km و {3}} 4db/km ، که اجازه می دهد تا سیگنال در فاصله طولانی تر در فیبر نوری بدون تقویت رله بیش از حد منتقل شود ، و می تواند از فاصله انتقال تا 80 کیلومتر یا حتی طولانی تر پشتیبانی کند.
پراکندگی کوچک:از آنجا که فقط یک حالت نور قابل انتقال است ، پراکندگی بین حالت وجود ندارد و پراکندگی کل اندک است. در طول موج 1.31μm ، پراکندگی مواد و پراکندگی موجبر از فیبر نوری تک حالت مثبت و منفی است و اندازه ها دقیقاً برابر هستند و باعث می شود منطقه طول موج 1.31μm یک پنجره کار ایده آل برای ارتباطات فیبر نوری باشد که می تواند به انتقال داده های با سرعت بالا برسد.
قابلیت اطمینان بالا:این دوام و مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد ، تحت تأثیر مواد شیمیایی یا سایر عوامل محیطی قرار نمی گیرد ، می تواند برای مدت طولانی کیفیت انتقال خاص را حفظ کند و برای ارتباط داده های مسافت طولانی مناسب است.
توانایی ضد مداخله قوی: از آنجا که طراحی فیبر نوری تک حالته با حالت انتقال تک نوری مطابقت دارد ، می تواند به طور موثری پراکندگی نور را کاهش دهد ، بنابراین به راحتی تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی از جهان خارج قرار نمی گیرد و برای ارتباط داده های مسافت طولانی مناسب است.

به طور عمده دلایل زیر وجود دارد که چرا دیودهای لیزر با قدرت بالا نمی توانند از الیاف نوری تک حالت استفاده کنند:
عدم تطابق حالت:
خروجی نور توسط دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا ممکن است حاوی چندین حالت باشد ، در حالی که الیاف نوری تک حالت فقط می توانند یک حالت نور را منتقل کنند. هنگامی که سیگنال های نوری چند حالته وارد الیاف نوری تک حالته می شوند ، مشکلاتی از قبیل تبدیل حالت و راندمان اتصال کم رخ می دهد ، و در نتیجه باعث افزایش از بین رفتن سیگنال های نوری در هنگام انتقال می شود و بر عملکرد انتقال تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، دیودهای لیزر چند حالته می توانند به خوبی با الیاف نوری چند حالته همراه باشند زیرا هر دو از چندین حالت انتقال نور پشتیبانی می کنند ، اما دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا و الیاف نوری تک حالت برای دستیابی به اتصال کارآمد دشوار است.
تفاوت اندازه نقطه:
اندازه سطح روشن از دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا معمولاً بزرگ است ، در حالی که اندازه هسته الیاف نوری تک حالته کوچک است ، به طور کلی چند میکرون. این امر باعث می شود که به طور مؤثر نور به هسته الیاف نوری تک حالته بپردازیم و در نتیجه تلفات کوپلینگ زیادی ایجاد شود. در برخی از کاربردهای عملی ، به دلیل تفاوت در اندازه نقطه ، سیستم های نوری پیچیده ممکن است برای تنظیم اندازه نقطه برای قرار دادن الیاف نوری تک حالت مورد نیاز باشند ، اما این باعث افزایش هزینه و پیچیدگی سیستم می شود.
کمبود و کیفیت پرتو:
اگرچه دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا از کیفیت پرتو خاصی برخوردار هستند ، اما هنوز هم با کیفیت پرتوهای با دقت بالا و کمرنگ مورد نیاز توسط الیاف نوری تک حالته وجود دارد. هنگام انتقال نور در الیاف نوری ، ناهنجاری ها می تواند باعث ایجاد مشکلاتی مانند تحریف فاز شود و بیشتر بر اثر انتقال تأثیر بگذارد. در سیستم های ارتباطی با دقت بالا ، ناهنجاری ها ممکن است باعث تحریف سیگنال و کاهش کیفیت ارتباطات شود.

راه حل ها و پیشنهادات برنامه
از فیبر نوری چند حالته استفاده کنید:برای دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا ، می توان فیبر نوری چند حالته تطبیق را برای انتقال نور برای بهبود راندمان اتصال و عملکرد انتقال انتخاب کرد.
انتخاب سناریوی برنامه:با توجه به الزامات خاص کاربردی ، ضرورت استفاده از دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا و الیاف نوری تک حالت را وزن کنید. در برخی از سناریوهای کاربردی که در آن نیازهای برق به خصوص زیاد نیست اما نیازهای انتقال و پهنای باند زیاد است ، انواع دیگر منابع نوری را می توان در ترکیب با الیاف نوری تک حالت در نظر گرفت.

دیودهای لیزر فیبر با قدرت بالا نمی توانند از الیاف نوری تک حالت استفاده کنند ، عمدتا به دلیل مشکلاتی مانند عدم تطابق حالت ، اختلاف اندازه نقطه و کیفیت پرتو متناقض. در برنامه های کاربردی ، برای دستیابی به بهترین عملکرد انتقال و اثر کاربرد ، ترکیب فیبر و ترکیب منبع نور باید با توجه به نیازهای خاص به طور منطقی انتخاب شود.

اطلاعات تماس:

اگر ایده ای دارید ، احساس راحتی کنید که با ما صحبت کنید. مهم نیست که مشتریان ما در کجا قرار دارند و نیازهای ما چیست ، ما هدف خود را دنبال خواهیم کرد تا با کیفیت بالا ، قیمت پایین و بهترین خدمات به مشتریان خود ارائه دهیم.