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Definition, Funktionsprinzip und typische Wellenlänge fasergekoppelter Laserdioden
Eine fasergekoppelte Laserdiode ist ein Halbleiterbauelement, das kohärentes Licht erzeugt, das dann fokussiert und präzise ausgerichtet wird, um in ein Glasfaserkabel eingekoppelt zu werden. Das Kernprinzip besteht darin, die Diode mit elektrischem Strom zu stimulieren und durch stimulierte Emission Photonen 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 minimalem Verlust durch Totalreflexion übertragen wird.
Wellenlängenbereich
Die typische Wellenlänge eines fasergekoppelten Laserdiodenmoduls kann je nach beabsichtigter Anwendung stark variieren. Im Allgemeinen können diese Geräte einen breiten Wellenlängenbereich abdecken, 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): Erreicht mehr als 2500 nm, ist jedoch aufgrund der speziellen Anwendungen und erforderlichen Fasermaterialien bei standardmäßigen fasergekoppelten Laserdiodenmodulen weniger verbreitet.
Lumispot Tech bietet das fasergekoppelte Laserdiodenmodul mit den typischen Wellenlängen 525 nm, 790 nm, 792 nm, 808 nm, 878,6 nm, 888 nm, 915 m und 976 nm an, um verschiedene Kunden zu bedienen'Anwendungsanforderungen.
Typisch AAnwendungs von fasergekoppelten Lasern verschiedener Wellenlängen
In diesem Leitfaden wird die entscheidende Rolle fasergekoppelter Laserdioden (LDs) bei der Weiterentwicklung von Pumpquellentechnologien und optischen Pumpmethoden in verschiedenen Lasersystemen untersucht. Indem wir uns auf bestimmte Wellenlängen und ihre Anwendungen konzentrieren, verdeutlichen 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-fasergekoppelter LD als Pumpquelle für 1064-nm-1080-nm-Faserlaser.
Bei Faserlasern, die im Bereich von 1064 nm bis 1080 nm arbeiten, können Produkte mit Wellenlängen von 915 nm und 976 nm als effektive Pumpquellen dienen. Diese werden hauptsächlich in Anwendungen wie Laserschneiden und -schweißen, Auftragsschweißen, Laserbearbeitung, Markierung und Hochleistungslaserwaffen eingesetzt. Bei dem als Direktpumpen bekannten Prozess absorbiert die Faser das Pumplicht und gibt es direkt als Laserausgang bei Wellenlängen wie 1064 nm, 1070 nm und 1080 nm ab. Diese Pumptechnik wird sowohl bei Forschungslasern als auch bei herkömmlichen 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 verwendet. Besonders wertvoll ist diese Anwendung im Bereich Laser-LiDAR.
Spezielle Anwendungen von fasergekoppelten Laserdioden mit 790 nm
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 verwendet, die nahe der Wellenlänge von 1920 nm arbeiten, mit Hauptanwendung in photoelektrischen Gegenmaßnahmen.
Anwendungenvon fasergekoppelten Lasern als Pumpquellen für Festkörperlaser
Für Festkörperlaser, die zwischen 355 nm und 532 nm emittieren, sind fasergekoppelte Laser mit Wellenlängen von 808 nm, 880 nm, 878,6 nm und 888 nm die bevorzugte Wahl. Diese werden häufig in der wissenschaftlichen Forschung und der Entwicklung von Festkörperlasern im violetten, blauen und grünen Spektrum eingesetzt.
Direkte Anwendungen von Halbleiterlasern
Direkte Halbleiterlaseranwendungen umfassen direkte Ausgabe, 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, maschinelle Bildverarbeitung und Sicherheitssysteme.
Anforderungen an Pumpquellen von Faserlasern und Festkörperlasern.
Für ein detailliertes Verständnis der Pumpquellenanforderungen für Faserlaser und Festkörperlaser ist es wichtig, sich mit den Besonderheiten der Funktionsweise dieser Laser und der Rolle von Pumpquellen für ihre Funktionalität zu befassen. Hier erweitern wir den ersten Überblick, um die Feinheiten der Pumpmechanismen, die Arten der verwendeten Pumpquellen und deren Auswirkungen auf die Leistung des Lasers abzudecken. Die Wahl und Konfiguration der Pumpquellen wirkt sich direkt auf die Effizienz, Ausgangsleistung und Strahlqualität des Lasers aus. Effiziente Kopplung, Wellenlängenanpassung und Wärmemanagement sind entscheidend für die Optimierung der Leistung und die Verlängerung der Lebensdauer des Lasers. Fortschritte in der Laserdiodentechnologie verbessern weiterhin die Leistung und Zuverlässigkeit von Faser- und Festkörperlasern und machen sie für eine Vielzahl von Anwendungen vielseitiger und kostengünstiger.
- Anforderungen an die Pumpquelle für Faserlaser
Laserdiodenals Pumpquellen:Faserlaser verwenden aufgrund ihrer Effizienz, kompakten Größe und der Fähigkeit, eine bestimmte Lichtwellenlänge zu erzeugen, die dem Absorptionsspektrum der dotierten Faser entspricht, vorwiegend Laserdioden als Pumpquelle. Die Wahl der Wellenlänge der Laserdiode ist entscheidend; Ein üblicher Dotierstoff in Faserlasern ist beispielsweise Ytterbium (Yb), das einen optimalen Absorptionspeak bei etwa 976 nm aufweist. Daher werden Laserdioden, die bei oder nahe dieser Wellenlänge emittieren, zum Pumpen von Yb-dotierten Faserlasern bevorzugt.
Doppelmantel-Faserdesign:Um die Effizienz der Lichtabsorption der Pumplaserdioden zu erhöhen, verwenden Faserlaser häufig eine doppelt ummantelte 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 die Laserwirkung, während die Umhüllung die Interaktion einer größeren Menge Pumplicht mit dem Kern ermöglicht, was die Effizienz erhöht.
Wellenlängenanpassung und Kopplungseffizienz: Effektives 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 erfordert eine sorgfältige Ausrichtung und den Einsatz optischer Komponenten wie Linsen und Koppler, um sicherzustellen, dass maximales Pumplicht in den Faserkern oder Mantel eingespeist wird.
-FestkörperlaserAnforderungen an die Pumpenquelle
Optisches Pumpen:Neben Laserdioden können auch Festkörperlaser (einschließlich Massenlaser wie Nd:YAG) mit Blitzlampen oder Bogenlampen optisch gepumpt werden. Diese Lampen emittieren ein breites Lichtspektrum, das zum Teil den Absorptionsbändern des Lasermediums entspricht. Diese Methode ist zwar weniger effizient als das Pumpen mit Laserdioden, kann jedoch sehr hohe Pulsenergien liefern und eignet sich daher für Anwendungen, die eine hohe Spitzenleistung erfordern.
Konfiguration der Pumpenquelle:Die Konfiguration der Pumpquelle in Festkörperlasern kann deren Leistung erheblich beeinflussen. Endpumpen und Seitenpumpen sind gängige Konfigurationen. Endpumpen, bei dem das Pumplicht entlang der optischen Achse des Lasermediums gerichtet wird, bietet eine bessere Überlappung zwischen Pumplicht und Lasermodus und führt zu einer höheren Effizienz. Das seitliche Pumpen 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 trägt die vergrößerte Oberfläche der Faser zur Wärmeableitung bei. Bei Festkörperlasern sind Kühlsysteme (z. B. Wasserkühlung) erforderlich, um einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten und thermische Linsenbildung oder Schäden am Lasermedium zu verhindern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28. Februar 2024