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Definition, Funktionsprinzip und typische Wellenlänge einer fasergekoppelten Laserdiode
Eine fasergekoppelte Laserdiode ist ein Halbleiterbauelement, das kohärentes Licht erzeugt. Dieses wird anschließend präzise fokussiert und ausgerichtet, um in ein Glasfaserkabel eingekoppelt zu werden. Das Grundprinzip beruht darauf, die Diode durch elektrischen Strom anzuregen und so Photonen mittels stimulierter Emission zu erzeugen. Diese Photonen werden in der Diode verstärkt und erzeugen einen Laserstrahl. Durch sorgfältige Fokussierung und Ausrichtung wird dieser Laserstrahl in den Kern eines Glasfaserkabels geleitet, wo er mit minimalen Verlusten durch Totalreflexion übertragen wird.
Wellenlängenbereich
Die typische Wellenlänge eines fasergekoppelten Laserdiodenmoduls kann je nach Anwendungszweck stark variieren. Im Allgemeinen decken diese Geräte einen breiten Wellenlängenbereich ab, darunter:
Sichtbares Lichtspektrum:Der Wellenlängenbereich liegt zwischen etwa 400 nm (violett) und 700 nm (rot). Diese werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die sichtbares Licht zur Beleuchtung, Anzeige oder Sensorik benötigen.
Nahinfrarot (NIR):Der Bereich reicht von etwa 700 nm bis 2500 nm. NIR-Wellenlängen werden häufig in der Telekommunikation, in medizinischen Anwendungen und in verschiedenen industriellen Prozessen eingesetzt.
Mittleres Infrarot (MIR): Die Wellenlänge erstreckt sich über 2500 nm hinaus, ist aber bei standardmäßigen fasergekoppelten Laserdiodenmodulen aufgrund der erforderlichen Spezialanwendungen und Fasermaterialien weniger verbreitet.
Lumispot Tech bietet das fasergekoppelte Laserdiodenmodul mit typischen Wellenlängen von 525 nm, 790 nm, 792 nm, 808 nm, 878,6 nm, 888 nm, 915 nm und 976 nm an, um den Bedürfnissen verschiedener Kunden gerecht zu werden.'Anforderungen der Anwendung.
Typisch AAnwendungs von fasergekoppelten Lasern bei verschiedenen Wellenlängen
Dieser Leitfaden beleuchtet die zentrale Rolle fasergekoppelter Laserdioden (LDs) bei der Weiterentwicklung von Pumpquellentechnologien und optischen Pumpverfahren für verschiedene Lasersysteme. Anhand spezifischer Wellenlängen und ihrer Anwendungen zeigen wir auf, wie diese Laserdioden die Leistungsfähigkeit und den Nutzen von Faser- und Festkörperlasern revolutionieren.
Verwendung von fasergekoppelten Lasern als Pumpquellen für Faserlaser
915nm und 976nm Fasergekoppelte LD als Pumpquelle für 1064nm~1080nm Faserlaser.
Für Faserlaser im Wellenlängenbereich von 1064 nm bis 1080 nm eignen sich Produkte mit Wellenlängen von 915 nm und 976 nm als effektive Pumpquellen. Sie werden vorwiegend in Anwendungen wie Laserschneiden und -schweißen, Plattieren, Laserbearbeitung, Markieren und Hochleistungslaserwaffen eingesetzt. Bei diesem als Direktpumpen bekannten Verfahren absorbiert die Faser das Pumplicht und emittiert es direkt als Laserleistung mit Wellenlängen wie 1064 nm, 1070 nm und 1080 nm. Diese Pumptechnik findet breite Anwendung sowohl bei Forschungslasern als auch bei konventionellen Industrielasern.
Fasergekoppelte Laserdiode mit 940 nm als Pumpquelle eines 1550-nm-Faserlasers
Im Bereich der 1550-nm-Faserlaser werden häufig fasergekoppelte Laser mit einer Wellenlänge von 940 nm als Pumpquellen eingesetzt. Diese Anwendung ist insbesondere im Bereich des Laser-LiDAR von großem Nutzen.
Spezielle Anwendungen von fasergekoppelten Laserdioden mit 790 nm
Fasergekoppelte Laser mit einer Wellenlänge von 790 nm dienen nicht nur als Pumpquellen für Faserlaser, sondern finden auch in Festkörperlasern Anwendung. Sie werden hauptsächlich als Pumpquellen für Laser eingesetzt, die im Bereich um 1920 nm arbeiten, und finden vor allem in der photoelektrischen Gegenmaßnahme Verwendung.
Anwendungenvon fasergekoppelten Lasern als Pumpquellen für Festkörperlaser
Für Festkörperlaser mit einer Emissionswellenlänge zwischen 355 nm und 532 nm sind fasergekoppelte Laser mit Wellenlängen von 808 nm, 880 nm, 878,6 nm und 888 nm die bevorzugte Wahl. Diese finden breite Anwendung in der wissenschaftlichen Forschung und der Entwicklung von Festkörperlasern im violetten, blauen und grünen Spektralbereich.
Direkte Anwendungen von Halbleiterlasern
Direkte Halbleiterlaser werden unter anderem für die direkte Lichtausgabe, die Linsenkopplung, die Leiterplattenintegration und die Systemintegration eingesetzt. Fasergekoppelte Laser mit Wellenlängen wie 450 nm, 525 nm, 650 nm, 790 nm, 808 nm und 915 nm finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter Beleuchtung, Bahninspektion, Bildverarbeitung und Sicherheitssysteme.
Anforderungen an die Pumpquelle von Faserlasern und Festkörperlasern.
Für ein detailliertes Verständnis der Anforderungen an Pumpquellen für Faser- und Festkörperlaser ist es unerlässlich, die Funktionsweise dieser Laser und die Rolle der Pumpquellen genauer zu betrachten. Wir erweitern hier den einführenden Überblick und behandeln die Feinheiten der Pumpmechanismen, die verschiedenen Arten von Pumpquellen und deren Einfluss auf die Laserleistung. Die Wahl und Konfiguration der Pumpquellen wirken sich direkt auf die Effizienz, die Ausgangsleistung und die Strahlqualität des Lasers aus. Effiziente Kopplung, Wellenlängenanpassung und Wärmemanagement sind entscheidend für die Leistungsoptimierung und die Verlängerung der Laserlebensdauer. Fortschritte in der Laserdiodentechnologie verbessern kontinuierlich die Leistung und Zuverlässigkeit von Faser- und Festkörperlasern und machen sie dadurch vielseitiger und kostengünstiger für ein breites Anwendungsspektrum.
- Anforderungen an die Pumpquelle von Faserlasern
Laserdiodenals Pumpenquellen:Faserlaser verwenden aufgrund ihrer Effizienz, kompakten Bauweise und der Fähigkeit, Licht mit einer spezifischen Wellenlänge zu erzeugen, die dem Absorptionsspektrum der dotierten Faser entspricht, überwiegend Laserdioden als Pumpquelle. Die Wahl der Wellenlänge der Laserdiode ist entscheidend; beispielsweise ist Ytterbium (Yb) ein häufig verwendetes Dotierungsmittel in Faserlasern, dessen Absorptionsmaximum bei etwa 976 nm liegt. Daher werden Laserdioden, die bei oder nahe dieser Wellenlänge emittieren, bevorzugt zum Pumpen von Yb-dotierten Faserlasern eingesetzt.
Doppelmantel-Faserdesign:Um die Lichtabsorption der Pumplaserdioden zu erhöhen, verwenden Faserlaser häufig eine doppelmantelige Faserkonstruktion. Der innere Kern ist mit dem aktiven Lasermedium (z. B. Yb) dotiert, während die äußere, größere Mantelschicht das Pumplicht leitet. Der Kern absorbiert das Pumplicht und erzeugt den Lasereffekt, während der Mantel eine größere Menge Pumplicht mit dem Kern interagieren lässt und so die Effizienz steigert.
Wellenlängenanpassung und KopplungseffizienzEffektives Pumpen erfordert nicht nur die Auswahl von Laserdioden mit der geeigneten Wellenlänge, sondern auch die Optimierung der Kopplungseffizienz zwischen den Dioden und der Faser. Dies beinhaltet eine sorgfältige Ausrichtung und den Einsatz optischer Komponenten wie Linsen und Koppler, um sicherzustellen, dass maximales Pumplicht in den Faserkern oder -mantel eingekoppelt wird.
-FestkörperlaserAnforderungen an die Pumpenquelle
Optisches Pumpen:Neben Laserdioden lassen sich Festkörperlaser (einschließlich Bulk-Laser wie Nd:YAG) auch mit Blitzlampen oder Bogenlampen optisch pumpen. Diese Lampen emittieren ein breites Lichtspektrum, dessen Absorptionsbanden teilweise mit denen des Lasermediums übereinstimmen. Obwohl diese Methode weniger effizient ist als das Pumpen mit Laserdioden, ermöglicht sie sehr hohe Pulsenergien und eignet sich daher für Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf.
Pumpenquellenkonfiguration:Die Konfiguration der Pumpquelle in Festkörperlasern hat einen erheblichen Einfluss auf deren Leistung. End- und Seitenpumpung sind gängige Konfigurationen. Bei der Endpumpung, bei der das Pumplicht entlang der optischen Achse des Lasermediums gerichtet ist, bietet sich eine bessere Überlappung zwischen Pumplicht und Lasermodus, was zu einem höheren Wirkungsgrad führt. Die Seitenpumpung ist zwar potenziell weniger effizient, aber einfacher und kann bei Stäben oder Platten mit großem Durchmesser eine höhere Gesamtenergie liefern.
Wärmemanagement:Sowohl Faser- als auch Festkörperlaser benötigen ein effektives Wärmemanagement, um die von den Pumpquellen erzeugte Wärme abzuführen. Bei Faserlasern trägt die große Oberfläche der Faser zur Wärmeableitung bei. Bei Festkörperlasern sind Kühlsysteme (wie z. B. Wasserkühlung) notwendig, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten und thermische Linsenbildung oder Schäden am Lasermedium zu verhindern.
Veröffentlichungsdatum: 28. Februar 2024