Pŵer uwch, corbys byrrach, a disgleirdeb cryfach yw'r ymgais barhaus i ddatblygu technoleg laser. Yn y cais diwydiannol o laserau pulsed, corbys byr a gwerthoedd brig uchel yn cael effaith bwysig ar yr effaith prosesu deunydd. O'i gymharu â laserau cyflwr solet, mae gan laserau ffibr fwy o fanteision mewn pŵer cyfartalog, ond maent yn gyfyngedig iawn o ran pŵer brig. Am gyfnod hir, mae lled pwls laserau pwls ffibr wedi'i gyfyngu i fwy na ns, gyda gwerth brig o lai na 15kW, a safon o 100ns 1mJ.
Dulliau i gynyddu pŵer brig pwls
Yn y dilyniant pwls laser a ddangosir yn FIG1 , mae'r pŵer brig yn hafal i'r egni pwls wedi'i rannu â lled pwls. Felly, o dan yr un amodau ynni, gall byrhau lled pwls gynyddu'r pŵer brig yn fawr. O dan yr un amodau lled pwls, gall cynyddu'r gwerth brig gynyddu'r egni pwls.
Ymhlith y laserau pwls solet ar hyn o bryd ar y farchnad ddiwydiannol prif ffrwd, gall ynni laserau lled pwls nanosecond gyrraedd y lefel mJ. Wedi'i gyfrifo ar ynni 1mJ a lled pwls 10ns, gall y pŵer brig gyrraedd 100kW. Mae egni laserau pwls picosecond tua 300μJ. Wedi'i gyfrifo ar 10ps, gall y pŵer brig gyrraedd 30MW. Egni laserau pwls femtosecond yw 100μJ ac mae lled pwls yn 500fs, felly mae'r pŵer brig yn cyrraedd 200MW. Mewn cymhariaeth, mae pŵer brig laserau pwls nanosecond MOPA confensiynol tua 10kW, sy'n llawer is na dangosyddion laserau solet.
Ffactorau cyfyngu o ran cynyddu pŵer brig pwls ffibr
Mae'r prif ffactorau cyfyngu yn cynnwys pum eitem: gallu llwyth cyfyngedig, B annatod cyfyngedig, effeithlonrwydd echdynnu cyfyngedig, ansawdd trawst cyfyngedig a chyflwr polareiddio cyfyngedig. Ar yr un pryd, mae'r gwahanol atebion mecanwaith ffisegol a roddir yn perthyn i wahanol lefelau dylunio, gan gynnwys: deunydd matrics, maes modd cynyddol, strwythur modd dan arweiniad a strwythur polareiddio yn perthyn i'r lefel dylunio ffibr; ehangu trawst cap diwedd, excitation modd, hidlo modd yn perthyn i'r lefel dylunio dyfais; mae modd pwmpio, hidlo ynysu a rheolaeth polareiddio yn perthyn i lefel dylunio'r uned; mae lled band cynyddol, dewis lled pwls, dewis amlder ailadrodd a dyraniad enillion yn perthyn i lefel dylunio'r system.
Yn ogystal â'r pum eitem uchod, nid yw'r effeithiau thermol y mae angen eu hystyried mewn laserau ffibr pŵer uchel parhaus wedi'u rhestru yma, oherwydd bod pŵer cyfartalog y mwyhadur ffibr pŵer brig uchel yr ydym yn ei ddilyn yn llawer is na'r cwmpas lle mae'r thermol. Gall effaith chwarae rhan arwyddocaol, felly ni fydd yn cael ei drafod yma.
Mae'r gallu llwyth wedi'i gyfyngu gan ddwysedd y laser. Mae'r mecanwaith ffisegol yn cynnwys difrod corff a difrod arwyneb. Yn eu plith, gellir osgoi difrod arwyneb gan dechnoleg capio diwedd, ac mae difrod y corff wedi'i gyfyngu gan nodweddion y deunydd matrics ffibr, sef y ffactor cyfyngu terfyn. Yn nodweddiadol, mae'r trothwy dwyster golau tua 4.75kW / μm2. Ar gyfer diamedr maes modd o 50μm, mae'r trothwy pŵer difrod cyfatebol yn cyrraedd 9.3MW, sy'n llawer uwch na lefel pŵer brig gyfredol craidd laser ffibr pwls ac yn uwch na'r pŵer trothwy hunan-ganolbwyntio. Felly, nid yw difrod corff yn broblem y mae angen ei hystyried ar hyn o bryd.
Mae'r effeithlonrwydd echdynnu wedi'i gyfyngu'n bennaf gan ymhelaethu ar allyriadau digymell (ASE), dosbarthiad cynnydd y mwyhadur aml-gam, a chylch dyletswydd y pwls o fewn y llwyfan. Yn enwedig o dan gyflwr ymhelaethu pwls byr is-nanosecond, mae ASE yn cyfyngu'n uniongyrchol ar y cynnydd mewn ynni pwls a phŵer brig. Fodd bynnag, gellir atal cyfyngiad ASE trwy ddylunio mwyhaduron aml-gam yn rhesymegol, optimeiddio dosbarthiad enillion a phwmpio rhwng cyfnodau, a lleihau'r gydran ASE a drosglwyddir i'r cam dilynol trwy hidlo sbectrol a hidlo acwsto-optig. Gall dosbarthiad enillion rhesymol rhwng cyfnodau hefyd helpu i atal problemau dirlawnder pwls a chael tonffurfiau pwls mwy perffaith.
Mae ansawdd y trawst yn gyfyngedig ac yn cael ei fesur gan y ffactor ansawdd trawst M2. Er mwyn cael yr allbwn modd sylfaenol, y prif beth yw sicrhau gweithrediad un-ddelw neu ychydig-ddelw trwy ddyluniad y strwythur modd tonnau optegol. Ar y sail hon, defnyddir y rheolaeth excitation modd yn ystod y cyfuniad o ffibrau diamedr craidd gwahanol a dulliau hidlo modd fel dirwyn ffibr i wella ansawdd y trawst. Ar hyn o bryd, y ffibr optegol confensiynol a all warantu allbwn ansawdd trawst uchel yw 30/250, a gellir ehangu craidd ffibrau optegol arbennig fel crisialau ffotonig i tua 100μm. Mae maint y maes modd hwn yn dal yn rhy fach o'i gymharu â maint sbot lefel milimetr laserau cyflwr solet diwydiannol. Mae llawer o effeithiau aflinol a grybwyllir yn ddiweddarach yn gysylltiedig â'r integryn B, sy'n gymesur wrthdro ag ardal maes y modd.
Mae'r cyflwr polareiddio yn gyfyngedig ac yn cael ei fesur gan faint y polareiddio. Mae'r mecanwaith ffisegol yn bennaf yn nodweddion polareiddio y waveguide ffibr optegol. Mewn ffibrau optegol cladin dwbl cyffredin, bydd golau polariaidd llinol yn dadbolaru, ac mae graddfa'r dadbolariad yn sensitif i blygu a pharamedrau amgylcheddol, gan ei gwneud hi'n anodd cynnal allbwn cyflwr polareiddio sefydlog. O dan yr un amodau, mae trothwy pŵer brig golau polariaidd yn gyffredinol yn hanner y golau nad yw'n polar, oherwydd gellir dadelfennu golau nad yw'n polar yn ddwy gydran golau orthogonol nad yw'n polar.
Gellir rhannu'r effeithiau aflinol trydydd gorchymyn mewn ffibrau optegol yn ddau gategori: un yw'r effaith modiwleiddio mynegai plygiannol a achosir gan ddwysedd golau, gan gynnwys modiwleiddio hunan-gam (SPM), modiwleiddio traws-gyfnod (XPM), ansefydlogrwydd modiwleiddio (MI) , cymysgu pedair ton (FWM) a hunan-ganolbwyntio (SF); y llall yw'r effaith gwasgaru golau anelastig, sy'n cynnwys cyfnewid ynni rhwng ffotonau a dirgryniad dellt y deunydd matrics, gan gynnwys gwasgariad Brillouin wedi'i ysgogi (SBS) a gwasgariad Raman wedi'i ysgogi (SRS).
Yn eu plith, mae'r terfyn uchaf yn dibynnu ar y trothwy hunan-ganolbwyntio, sef tua 4MW ar gyfer deunyddiau ffibr optegol. Islaw'r trothwy hunan-ganolbwyntio, gwasgariad Raman wedi'i ysgogi yw'r cyfyngiad pwysicaf, oherwydd bod newid amlder sbectrol golau Raman o'i gymharu â'r golau amlder sylfaenol mor uchel â 60nm. Bydd cydrannau Raman rhy uchel yn effeithio'n ddifrifol ar swyddogaeth yr ynysydd grisial magneto-optegol a bydd hefyd yn achosi aberration cromatig gwych i'r lens. Mae'r ffigur yn dangos esblygiad ffilamentation hunan-ffocws a gynhyrchir pan fydd y pŵer brig yn y ffibr optegol yn fwy na'r trothwy hunan-ffocws.
Ein cyfeiriad
B-1507 Plasty Ruiding, Rhif 200 Zhenhua Rd, Rhanbarth Xihu
Rhif Ffôn
0086 181 5840 0345
E-bost
info@brandnew-china.com
