ROGHA LE hAGHAIDH IARRATAIS LASER FIBRE
Tá nideoige próiseála agus taighde aimsithe ag léasair snáithín áit a bhfuil léasair Nd: YAG ró-chostasach nó airíonna bíoma nach bhfuil inmhianaithe (m.sh. luachanna M2 mór). Is féidir go mbeidh baint ag úsáideoirí léasair snáithín le hidirmhalartaitheacht an tsoláthair atá acu cheana féin de na comhpháirteanna optúla nó conas optics nua a shonrú. Tugann an t-alt seo aghaidh ar na hábhair imní sin agus leagann sé béim ar na tréithe ba chóir a shonrú go cúramach.
Tá Léasair Snáithín ag dul i dtaithí ar iarratais éagsúla mar dhruileáil, táthú, gearradh scragall, marcáil léasair, agus micrea-mheaisíniú beacht. Tá eolaithe taighde an-úsáideach dóibh freisin mar fhoinsí mar gheall ar a gcuid loirg bheaga agus luachanna íseal M2. Tá rath na léasair snáithín bunaithe ar a meascán uathúil saintréithe bíoma nach bhfuil ar fáil ó fhoinsí eile sa réimse tonnfhaid céanna: oibríocht roghnach CW nó bíog, bandarú (banda randamach, líneach nó ciorclach), bandaleithead speictreach caol, agus luachanna TEM00 M2 ag druidim le 1 Le feabhas den sórt sin ar M2 thar Nd: Léasair YAG, is féidir dlúis cumhachta i bhfad níos airde a bhaint amach. Is féidir bíomaí níos dlúithe a dhíriú, rud a fhágann go mbeidh íomhánna níos géire ann chun marcáil agus laghduithe níos mó a dhéanamh ar mhiocrómaíochtú. Is féidir fad oibre déantúsaíochta a mhéadú freisin. Dá bhrí sin, tá an margadh ag súil le héileamh atá ag dul i méid i gcomhpháirteanna tiomnaithe optúla atá deartha le haghaidh feidhmeanna léasair snáithín.
1 Éifeachtaí Cáilíochta Bhíoma
Tá tionchar mór ag an dlúis ardchumhachta is féidir a bhaint amach le léasair snáithín ar an bpróiseas roghnaithe comhpháirte. Is é cuas optúil léasair snáithín an croí snáithín is féidir a dhearadh chun líon na modhanna a íoslaghdú, rud a ligeann do mhonaróirí léasair a tháirgeadh ar bhonn tráchtála le M2 = 1.05. Is é M2 an cóimheas idir táirge il-trastomhas trastomhas ilmhóid an léasair agus an táirge dibhéirseachta trastomhas-dí teoranta (TEM00):
I gcás gurb é Θ0 an dibhéirse bhíoma i millearadians agus gurb é w0 leithead an choim léis aschuir (má tá an bhíoma ciorclach, ansin is féidir trastomhas an léasa d0 a chur in ionad w0). Nó le haghaidh trastomhas an spota fócasaigh indéanta d0:
Léiríonn Figiúr 1 na paraiméadair a úsáidtear i gcothromóid (2). Is iondúil go soláthraíonn monaróirí léasair snáithín ceann seachadta léasa le haschur collimated idir trastomhas 5mm agus 20mm (D0). Taispeánann ríomhanna go bhfuil trastomhas teoiriciúil d0 de 10μm ar fáil le lionsa fad fócasach 19mm. Dá bhrí sin, le haghaidh léasair snáithín 50W ag 1075nm, tá dlús ollmhór cumhachta optúla ag na pacaí léis dírithe
Tugtar níos mó teaglamaí i dTábla 1. Cé nach bhfeicfidh na optaicí stiúrtha bhíoma láthair an-dhírithe riamh, tá fachtóir sábháilteachta ann ar mhaith leis an innealtóir dearaidh a chur san áireamh; d’fhéadfadh na dlúis cumhachta díraonta ardleibhéil seo cur isteach ar ghnéithe optúla le linn an ailínithe.
Maidir le léasair snáithín pulsach ísealfhuinnimh agus léasair CW lár-raoin (ar an meánchumhacht 1-5W), is gloine tsubstráit oiriúnach agus saor é op-N-BK7 ó Schott chott.de do optaicí machnamhacha agus tarchuirchacha ina bhfuil an fuinneamh ag an dromchla optúil tá <50mw> Is gloine optúil coróin mhorólach í N-BK7 a bhfuil aonchineálacht ard agus ard-tarchur inti sa radharc infheicthe agus gar-infridhearg. Is féidir bratuithe frith-fhrithchaithimh (AR) a úsáid ar fhuinneoga, lionsaí agus frithchaiteoirí páirteach chun an tarchur foriomlán tríd an gcomhpháirt a mhéadú. Ag na fuinneamh seo, is féidir cótaí AR chaolbhanda (“V”) nó bratuithe AR leathanbhanda ilchiseal a úsáid chun an fhrithchaiteacht in aghaidh an dromchla a laghdú ó thart ar 4% go <0.25% ag="" tonnfhad="" amháin="" nó=""><0.5% thar="" bandaleithead="" de="" 250-400nm="" do="" chórais="" léasair="" iniompartha="" (féach="" figiúr="">
Is cótaí frith-fhrithchaithimh tréleathacha ilchisealacha (dhá shraith de ghnáth) iad cromáin “V” le ceapacha, a dhéanann machnamh íosta teoiriciúil ar bhanda cúng tonnfhaid. Méadaíonn machnamh go gasta ar an dá thaobh den íosmhéid seo, rud a thugann cruth “V” dó sa ghraf frithchaiteachta i gcoinne an tonnfhaid. Is iondúil go n-úsáideann monaróirí na Stát Aontaithe an téarmaíocht “V-cóta” nó “laserline” chun an sciath seo a idirdhealú óna gcuid tairiscintí leathanbhanda AR.
Rogha eile atá le húsáid leis na léasair snáithín 1-5W ná gloine N-SF11 ó Schott a bhfuil innéacs athraonta n = 1.754 aige ag 1060 nm, níos airde ná innéacs N-BK7 (1.507). Cuireann sé seo solúbthacht ar fáil má tá lionsa a bhfuil fad fócasach gearr ag teastáil leis an iarratas. Toisc go bhfuil comhéifeachtaí um leathnú teirmeach ag N-SF11 agus N-BK7 araon sa raon 8 × 10-6 / ° C, is é shilice comhleáite an rogha is fearr d'ábhar tsubstráit má tá cobhsaíocht theirmeach tábhachtach. Tá comhéifeacht leathnaithe teirmeach ag an tsilice comhleáite nach bhfuil ach 0.57 × 10-6 / ° C, ordú méadaíochta atá níos cobhsaí ná na hábhair optúla eile. Molann déantúsóirí léasair snáithín shilice comhleáite do optaic tharchuir lena n-úsáid le haschuir léasair snáithín níos mó ná 50W. Mar shampla, molann Southampton Photonics, Inc. pioptics.com) go láidir go n-úsáidfí silica comhleáite le haghaidh feidhmeanna léasair snáithín mar gheall ar a thairseach damáiste léasair atá i bhfad níos airde. Tá airíonna tarchurtha comhchosúla aige go N-BK7 ó 500-2000nm, ach tá sé níos cobhsaí go teirmeach agus tá teorainneacha tairsí damáiste níos airde aige do chórais bhíoga agus CW araon. Molann IPG Photonics pgphotonics.com go mbeidh shilice comhleádh ar ghrád IR le haghaidh léasair snáithín atá os cionn 1kW. Arís, is féidir cótaí AR a úsáid chun machnaimh dhromchla a laghdú, ach i gcás fuinnimh níos airde is fearr cótaí AR “cóta” il-chiseal amháin a úsáid, a sheasann suas le 1MW / cm2 nó níos mó.
2 Lionsaí
In iarratais áirithe, amhail íomháú gaistí optúla, tá sé ríthábhachtach cáilíocht na n-íomhánna a chothabháil ar fud an chonair bhíoma. Cé go bhfuil lionsaí singil, in ábhar shilice comhleáite nó in ábhar N-BK7, oiriúnach d’iarratais simplí stiúrtha bhíoma, d'fhéadfadh lionsaí dúbailte nó triplan aplanatic a bheith níos oiriúnaí chun earráidí tarchuir tarchurtha a íoslaghdú. Tá na lionsaí seo deartha chun dhá earráid mhóinteamacha thonnta a íoslaghdú ar a dtugtar Spherical Aberration agus Coma. Tá sféarúil Aberration siméadrach axially agus tarlaíonn sé nuair a dhíríonn ghathanna collimated a théann trí chriosanna seachtracha an lionsa ar fad difriúil ón lionsa ná na gathanna a théann tríd an gcrios lárnach. Is saobhadh neamh-shiméadrach ó thaobh na dtonnta é Coma, rud a mhéadaíonn go líneach le huillinn páirce nó achar ón bpríomh-ais. I dteannta a chéile, déanann na abharuithe seo an tonnchur tarchurtha a shaobhadh tríd an lionsa agus is é an toradh a bheidh air ná go gcruthófar an láthair fócasach go neamhrialta agus / nó go mbeidh sé doiléir.
Is féidir le dearaí dúbailte agus lionsa Triplet úsáid a bhaint as na hábhair foshraithe atá liostaithe cheana nó as ábhair eile, ag brath ar na critéir deartha shonracha. Déantar iad a bharrfheabhsú le haghaidh tonnfhaid amháin agus de ghnáth bíonn spásanna aeir acu chun saobhadh breise tonn-tuile a íoslaghdaítear le stroighin idir na dromchlaí gloine. Ceadaíonn spásáil aeir na heilimintí solúbthacht níos fearr i ndearadh toisc nach gcaithfidh dromchlaí cóngaracha a bheith ag cur cuimilte meaitseála. Ina áit sin, is féidir gach ceann de na ceithre dhromchla idir sé agus sé a bharrfheabhsú go neamhspleách chun íoslaghdú a dhéanamh ar abharuithe Bheirnicé agus sféarúla tríd an tionól lionsa iomlán. Ba chóir tionóil lionsa neartaithe a sheachaint chun an tairseach damáiste foriomlán agus saolré na comhpháirte a uasmhéadú.
3 Bandaleithid Ghearr Speictrim
Is é ailtireacht phumpála an déantóra agus na dobpairí a úsáidtear i gcuas léasair snáithín gníomhach a chinneann raon tonnfhaid léasair snáithín. Is iad na raonta tonnfhaid tipiciúla ná: 780-800nm le haghaidh dópála erbium,
1030-1120nm le haghaidh ytterbium, 1530-1600nm do erbium-ytterbium, agus 1800-2100nm do thulium. De ghnáth sainmhínítear bandaleithead léasair snáithín le héadáin snáithín Bragg. Sonróidh na monaróirí léasair snáithín raon, ónar féidir leis an úsáideoir deiridh tonnfhad sonrach a roghnú. Níl bandaleithead iarbhír gach léasair ach 1-2nm. D’fhéadfadh sé seo a bheith ina mhionsonraí tábhachtacha nuair a roghnaíonn tú comhábhair ar nós tonnphlátaí ardoird a fheidhmíonn i gceart ach thar bhandaleithead caol.
4 Optics Polaraithe
Is iad bandaleithead agus dlús fuinnimh na tréithe bíoma is tábhachtaí atá ar eolas acu nuair a roghnaítear idir polarizers agus tonnphlátaí éagsúla. Níl polaraitheoirí líneacha polaiméire ceaptha lena n-úsáid ag fuinneamh atá níos mó ná 1W / cm2. Tá polaraitheoirí ciúb crochta ar fáil i ndearaí banna caol agus leathanbhanda ach tá na tairseacha damáiste teoranta don eapocsa inmheánach. Cé gur féidir le roinnt stroighin optúla a bheith in ann dlús cumhachta léasair de 500W / cm2 a sheasamh, molann monaróirí léasair snáithíní optics stroighne a sheachaint le haghaidh léasair snáithín a rátáiltear os cionn 50W. Os cionn an leibhéil seo, tá sé riachtanach dearadh ciúb polaraithe a mhalartú le haer-spás nó le teagmháil optúil, ar féidir leo níos mó ná 1 MW / cm2 de sholas léasair CW a láimhseáil de ghnáth.
Le haghaidh tonnphláta Grianchloch criostail il-ordaithe in aice le tiús 1mm, is féidir le héagsúlacht 2nm i dtonnfhad an difríocht a dhéanamh idir tonnphláta den scoth agus cuid neamh-inghlactha. Bheadh tonnphláta mm / 4 tiubh 1mm atá deartha le haghaidh 1082nm ina thonnphláta 0.23λ ag 1084nm, nó λ / 50 as. Mar mhalairt air sin, thiocfadh le tonnphláta um ordú cumaisc nialas atá deartha don dá thonnfhaid chéanna athrú luaineachta idir an dá cheann trí thonnta <λ 1000,="" atá="" laistigh="" de="" ghnáth-theorainneacha=""> Oibríonn na tonnphlátaí um ordú nialais go han-mhaith os cionn ± 40-70nm ón tonnfhad dearaidh, agus tá siad oiriúnach go maith do chórais léasair iniompartha chomh maith leo siúd le bandaleithead líne léasair de> 1nm (féach figiúr 3).
5 Scátháin
Ní fhéadfaidh comhpháirteanna caighdeánacha - ie dearaí cótála atá ann cheana féin - le haghaidh línte léasair eile teacht suas go maith leis na tonnfhaid agus na cumhachtaí nua léasair snáithín chun feidhmíocht optamach a bhaint amach. Maidir le córais fuinnimh an-íseal, is féidir go mbeadh cótaí scátháin miotail faoi chosaint amhail ór, alúmanam agus airgead mar roghanna oiriúnacha d'iarratais áirithe nuair nach bhfuil gá le frithchaiteacht 100%. Tá siad ar fáil go héasca agus saor. Mar sin féin, fiú leis na sraitheanna cosanta, tá bratuithe miotail bog agus sa deireadh gheobhaidh siad scríobadh nó creimthe mura ndéantar iad a láimhseáil i gceart. Mar mhalairt air sin, tá scátháin tréleictreach il-dhlúthaithe crua-sheasta, buan, agus an-fhrithchaiteach ag gnáth-mhinicíocht nó 45 ° (féach figiúr 4). Tá tairseacha damáiste acu ar mó iad ná 20J / cm2 i gcórais bíogacha 10-20ns agus mar sin níor chóir dóibh díghrádú nó damáiste a dhéanamh nuair a úsáidtear iad i gcosaintí léasair snáithín bídeacha nó CW. Cé nach go háirithe leathanbhanda é, beidh scáthán caighdeánach tréleictreach atá deartha le haghaidh 1064nm Nd: Beidh córais YAG fós ag léiriú> 99% ag 1075nm nó 1080nm.
6 Conclúid
Tá líne nua scáthán tugtha isteach ag CVI atá deartha go sonrach le húsáid le córais léasair snáithín. Ina theannta sin, chuir CVI na tonnfhaid léasair snáithín is coitianta leis na línte táirge atá ann cheana, lena n-áirítear bratuithe AR do optaic tarchurtha, amhail tonnphlátaí, lionsaí, agus fuinneoga, chomh maith le bratuithe machnamhacha le haghaidh beamsplitters, frithchaiteoirí páirteach, cúplálaithe aschuir, agus scáthán.
Leanann monaróirí léasair snáithín de bheith ag brú teorainneacha a dteicneolaíochta, ag méadú an chumhacht CW-chumhacht agus an fhuinnimh pulsed atá ar fáil ar bhonn tráchtála. Leanfaidh an t-ardchaighdeán bhíoma mar aon leis an bhfuinneamh níos airde ag cur éilimh mhéadaitheacha ar na comhpháirteanna optúla a úsáidtear sna córais seo. I measc na bpríomhshonraíochtaí do na comhpháirteanna seo beidh ábhar foshraithe, tairseach damáiste agus cáilíocht dromchla.
