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Definition, Funktionsprinzip und typische Wellenlänge einer fasergekoppelten Laserdiode
Eine fasergekoppelte Laserdiode ist ein Halbleiterbauelement, das kohärentes Licht erzeugt, das anschließend fokussiert und präzise ausgerichtet wird, um in ein Glasfaserkabel eingekoppelt zu werden. Das Kernprinzip besteht darin, die Diode mit elektrischem Strom zu stimulieren, wodurch durch stimulierte Emission Photonen erzeugt werden. 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 und dort durch Totalreflexion mit minimalen Verlusten übertragen.
Wellenlängenbereich
Die typische Wellenlänge eines fasergekoppelten Laserdiodenmoduls kann je nach Anwendung stark variieren. Im Allgemeinen decken diese Geräte ein breites Wellenlängenspektrum ab, darunter:
Sichtbares Lichtspektrum:Im Bereich von etwa 400 nm (violett) bis 700 nm (rot). Diese werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die sichtbares Licht zur Beleuchtung, Anzeige oder Erfassung erfordern.
Nahinfrarot (NIR):Im Bereich von etwa 700 nm bis 2500 nm. NIR-Wellenlängen werden häufig in der Telekommunikation, in medizinischen Anwendungen und in verschiedenen industriellen Prozessen verwendet.
Mittleres Infrarot (MIR): Erstreckt sich über 2500 nm, ist jedoch aufgrund der speziellen Anwendungen und der erforderlichen Fasermaterialien bei standardmäßigen fasergekoppelten Laserdiodenmodulen weniger üblich.
Lumispot Tech bietet das fasergekoppelte Laserdiodenmodul mit den typischen Wellenlängen 525 nm, 790 nm, 792 nm, 808 nm, 878,6 nm, 888 nm, 915 nm und 976 nm an, um verschiedene Kundenanforderungen zu erfüllen.'Anwendungsanforderungen.
Typisch AAnwendungs von fasergekoppelten Lasern bei verschiedenen Wellenlängen
Dieser Leitfaden untersucht die zentrale Rolle fasergekoppelter Laserdioden (LDs) bei der Weiterentwicklung von Pumpquellentechnologien und optischen Pumpverfahren in verschiedenen Lasersystemen. Durch die Fokussierung auf spezifische Wellenlängen und deren Anwendungen zeigen wir, wie diese Laserdioden die Leistung und den Nutzen von Faser- und Festkörperlasern revolutionieren.
Einsatz fasergekoppelter Laser als Pumpquellen für Faserlaser
915 nm und 976 nm fasergekoppelte LD als Pumpquelle für 1064 nm – 1080 nm 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. Diese kommen vor allem in Anwendungen wie Laserschneiden und -schweißen, Beschichtungsschweißen, Laserbearbeitung, Lasermarkierung und Hochleistungslaserwaffen zum Einsatz. Bei diesem als Direktpumpen bezeichneten Verfahren absorbiert die Faser das Pumplicht und gibt es direkt als Laserlicht bei Wellenlängen wie 1064 nm, 1070 nm und 1080 nm ab. Diese Pumptechnik wird sowohl in Forschungslasern als auch in konventionellen Industrielasern häufig eingesetzt.
Fasergekoppelte Laserdiode mit 940 nm als Pumpquelle eines 1550 nm Faserlasers
Im Bereich der 1550-nm-Faserlaser werden üblicherweise fasergekoppelte Laser mit einer Wellenlänge von 940 nm als Pumpquellen eingesetzt. Diese Anwendung ist insbesondere im Bereich Laser-LiDAR von großem Nutzen.
Spezielle Anwendungen der fasergekoppelten Laserdiode mit 790nm
Fasergekoppelte Laser bei 790 nm dienen nicht nur als Pumpquellen für Faserlaser, sondern sind auch in Festkörperlasern einsetzbar. Sie werden hauptsächlich als Pumpquellen für Laser mit einer Wellenlänge nahe 1920 nm eingesetzt und finden vor allem Anwendung in der photoelektrischen Gegenmessung.
Anwendungenvon fasergekoppelten Lasern als Pumpquellen für Festkörperlaser
Für Festkörperlaser mit Wellenlängen zwischen 355 nm und 532 nm werden bevorzugt fasergekoppelte Laser mit Wellenlängen von 808 nm, 880 nm, 878,6 nm und 888 nm eingesetzt. Diese finden breite Anwendung in der wissenschaftlichen Forschung und der Entwicklung von Festkörperlasern im violetten, blauen und grünen Spektrum.
Direkte Anwendungen von Halbleiterlasern
Direkte Halbleiterlaseranwendungen umfassen Direktausgang, Linsenkopplung, Leiterplattenintegration und Systemintegration. Fasergekoppelte Laser mit Wellenlängen wie 450 nm, 525 nm, 650 nm, 790 nm, 808 nm und 915 nm werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Beleuchtung, Eisenbahninspektion, maschinelles Sehen und Sicherheitssysteme.
Anforderungen an die Pumpquelle von Faserlasern und Festkörperlasern.
Um die Anforderungen an Pumpquellen für Faserlaser und Festkörperlaser detailliert zu verstehen, ist es wichtig, die Funktionsweise dieser Laser und die Rolle der Pumpquellen für ihre Funktionalität zu verstehen. Im Folgenden erläutern wir die grundlegende Übersicht und gehen auf die Feinheiten der Pumpmechanismen, die verwendeten Pumpquellentypen und deren Einfluss auf die Laserleistung ein. Die Auswahl und Konfiguration der Pumpquellen wirkt sich direkt auf die Effizienz, die Ausgangsleistung und die Strahlqualität des Lasers aus. Effiziente Kopplung, Wellenlängenanpassung und Wärmemanagement sind entscheidend für optimale Leistung und längere Laserlebensdauer. Fortschritte in der Laserdiodentechnologie verbessern kontinuierlich die Leistung und Zuverlässigkeit von Faser- und Festkörperlasern und machen sie vielseitiger und kostengünstiger für ein breites Anwendungsspektrum.
- Anforderungen an die Pumpquelle von Faserlasern
Laserdiodenals Pumpquellen:Faserlaser nutzen überwiegend Laserdioden als Pumpquelle aufgrund ihrer Effizienz, kompakten Größe und der Fähigkeit, eine spezifische Lichtwellenlänge zu erzeugen, die dem Absorptionsspektrum der dotierten Faser entspricht. Die Wahl der Wellenlänge der Laserdiode ist entscheidend; beispielsweise ist Ytterbium (Yb) ein gängiges Dotiermittel in Faserlasern, dessen optimale Absorptionsspitze bei etwa 976 nm liegt. Daher werden Laserdioden, die bei oder nahe dieser Wellenlänge emittieren, zum Pumpen von Yb-dotierten Faserlasern bevorzugt.
Doppelt ummanteltes Faserdesign:Um die Effizienz der Lichtabsorption von Pumplaserdioden zu erhöhen, verwenden Faserlaser häufig ein Doppelmantel-Faserdesign. 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 die Laserwirkung, während der Mantel eine größere Menge Pumplicht mit dem Kern interagieren lässt und so die Effizienz steigert.
Wellenlängenanpassung und Kopplungseffizienz: Effektives Pumpen erfordert nicht nur die Auswahl von Laserdioden mit der passenden Wellenlänge, sondern auch die Optimierung der Kopplungseffizienz zwischen Dioden und Faser. Dies erfordert eine sorgfältige Ausrichtung und den Einsatz optischer Komponenten wie Linsen und Koppler, um sicherzustellen, dass ein Maximum an Pumplicht in den Faserkern oder -mantel eingespeist wird.
-FestkörperlaserAnforderungen an die Pumpenquelle
Optisches Pumpen:Neben Laserdioden können Festkörperlaser (einschließlich Bulk-Laser wie Nd:YAG) mit Blitzlampen oder Bogenlampen optisch gepumpt werden. Diese Lampen emittieren ein breites Lichtspektrum, dessen Absorptionsbanden teilweise den Absorptionsbändern des Lasermediums entsprechen. Obwohl diese Methode weniger effizient als das Pumpen mit Laserdioden ist, kann sie sehr hohe Pulsenergien liefern und eignet sich daher für Anwendungen, die hohe Spitzenleistungen erfordern.
Pumpenquellenkonfiguration:Die Konfiguration der Pumpquelle in Festkörperlasern kann deren Leistung erheblich beeinflussen. End- und Seitenpumpen sind gängige Konfigurationen. Beim Endpumpen wird das Pumplicht entlang der optischen Achse des Lasermediums geleitet. Dies bietet eine bessere Überlappung zwischen Pumplicht und Lasermodus und führt so zu einer höheren Effizienz. Seitenpumpen 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 zu bewältigen. Bei Faserlasern unterstützt die große Oberfläche der Faser die Wärmeableitung. Bei Festkörperlasern sind Kühlsysteme (z. B. Wasserkühlung) notwendig, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten und thermische Linsenbildung oder Schäden am Lasermedium zu verhindern.
Veröffentlichungszeit: 28. Februar 2024