Warum können Hochleistungsfaser-Laserdioden keine Einzelmodusfaser verwenden?

Mit den kontinuierlichen Durchbrüchen in hoher Leistung kontinuierlichFaserlaserTechnologie, Faserlasertechnologie wurde in der industriellen Verarbeitung, der medizinischen Behandlung, der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen häufig eingesetzt.

Bei der Verfolgung einer höheren Leistung sind Hochleistungsfaser-Laserdioden mit den optischen Einzelmodenfasern nicht kompatibel. Da der Kerndurchmesser der optischen Einzelmodus-Fasern klein ist und die numerische Blende begrenzt ist, ist es schwierig, die optischen Signale mit hoher Energien-Signalen effizient zu koppeln und zu übertragen, die von Hochleistungsfaser-Laserdioden erzeugt werden, was zu Verlust und Verzerrung der optischen Signale während der Übertragung führt, die die Gesamtleistung und die Anwendung von Fischungslasensystemen erheblich einschränken.

Eigenschaften von Hochleistungsfaser-Laserdioden:
Arbeitsprinzip:Der Laser wird basierend auf dem stimulierten Strahlungsprinzip von Halbleiterdioden erzeugt, und das Licht wird durch optische Faserstrukturen übertragen und verstärkt. Unter der Wirkung der Pumpenquelle werden die Partikel im Arbeitsmaterial auf ein hohes Energieniveau angeregt, wodurch eine Partikelzahl -Inversionsverteilung bildet, wodurch die Lichtverstärkung realisiert wird und Laser spezifischer Wellenlängen und Leistungen durch die Modusauswahl des Resonanzhohlraums ausgibt.
Leistungsmerkmale:Normalerweise haben Sie eine relativ hohe Ausgangsleistung, die den Anforderungen einiger Szenarien erfüllen kann, die eine hohe Energieleistung erfordern, wie z. B. Materialverarbeitung, medizinische und andere Felder. Beispielsweise sind Faserlaser der Kilowatt-Klasse bereits relativ häufig und können zum Schneiden, Schweißen und andere Prozesse in der groß angelegten industriellen Herstellung verwendet werden.
Strahlqualität:Im Allgemeinen hat es eine gute Strahlqualität. Der Ausgangsstrahl ist meist grundlegender Quermodus oder Modus niedriger Ordnung mit hoher Helligkeit und niedriger Divergenzwinkel. Auf diese Weise kann es nach Fokussierung eine kleinere Punktgröße und eine höhere Leistungsdichte erhalten, was zur Verbesserung der Verarbeitungsgenauigkeit und der Effizienz von Vorteil ist. Es gibt jedoch immer noch Unterschiede im Vergleich zu den Anforderungen von Single-Mode-Faser für die Strahlqualität. Ein-Mode-Faser erfordert eine höhere Strahlqualität und eine kleinere Punktgröße, und der durch Hochleistungsfaser-Laserdiode erzeugte Laser kann bei der Kopplung in Einzelmodusfasern bestimmte Schwierigkeiten haben, die eine spezielle optische Systemdesign und -optimierung erfordern.

Einzelmodenfasereigenschaften:
Struktur und Prinzip:Es besteht aus einem Kern, einer Verkleidung und einer Beschichtung. Licht verbreitet sich axial im Kern in einer Gesamtreflexions Weise und kann nur eine Lichtart übertragen. Der maximale Kerndurchmesser beträgt im Allgemeinen 9 & mgr; m oder 10 μm und der Durchmesser der Verkleidung etwa 125 μm. Da der Kerndurchmesser klein und nahe an der Wellenlänge des Lichts ist, kann sich das Licht nur entlang der axialen Richtung des Kerns ausbreiten, wenn sie sich darin ausbreitet, wodurch die Dispersion der Modus vermieden wird, wodurch eine höhere Übertragungsqualität gewährleistet wird.
Vorteile:
Niedriger Verlust:Der Übertragungsverlust von Einzelmodusfasern ist relativ klein, normalerweise zwischen 0. 2db/km und 0. 4db/km, wodurch das Signal über eine längere Distanz in den optischen Fasern oder sogar über längere Verstärkungen übertragen werden kann.
Kleine Dispersion:Da nur eine Lichtart übertragen werden kann, gibt es keine Inter-Mode-Dispersion und die Gesamtdispersion ist gering. Bei einer Wellenlänge von 1,31 & mgr; m sind die materielle Dispersion und die Wellenleiterdispersion von Single-Mode-optischen Fasern positiv und negativ, und die Größen sind genau gleich, wodurch der 1,31 & mgr; m-Wellenlängenbereich zu einem idealen Arbeitsfenster für die optische Faserkommunikation wird, das eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung erreichen kann.
Hohe Zuverlässigkeit:Es hat eine gute Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, wird nicht von chemischen oder anderen Umweltfaktoren beeinflusst, kann eine bestimmte Übertragungsqualität für lange Zeit aufrechterhalten und eignet sich für die Kommunikation mit Ferndaten.
Starke Anti-Interferenz-Fähigkeit: Da das einzelne Mode-Faserdesign den optischen Einzelübertragungsmodus entspricht, kann er die Lichtstreuung effektiv verringern, sodass es nicht leicht von elektromagnetischen Störungen aus der Außenwelt beeinflusst wird und für die Kommunikation mit Fernunterlagen geeignet ist.

Es gibt hauptsächlich die folgenden Gründe, warum Hochleistungsfaser-Laserdioden keine optischen Einzelmodus-Fasern verwenden können:
Modus -Nichtübereinstimmung:
Der Lichtausgang durch Hochleistungsfaser-Laserdioden kann mehrere Modi enthalten, während optische Einzelmodus-Fasern nur eine Lichtart übertragen können. Wenn optische Multi-Mode-Signale in ein-Mode-optische Fasern eingeben, treten Probleme wie Moduskonvertierung und niedrige Kopplungseffizienz auf, was zu einem erhöhten Verlust optischer Signale während der Übertragung führt, was sich auf die Übertragungsleistung auswirkt. Beispielsweise können Multi-Mode-Laserdioden gut mit optischen Multi-Mode-Fasern gekoppelt werden, da beide mehrere Modi der Lichtübertragung unterstützen, aber faserfaserlaserdioden mit hoher Leistung und optische Einzelmodus-Fasern schwierig sind, eine effiziente Kupplung zu erreichen.
Spotgröße Unterschied:
Die lichtemittierende Oberflächengröße von Hochleistungsfaser-Laserdioden ist normalerweise groß, während die Kerngröße der optischen Einzelmodus-Fasern klein ist, im Allgemeinen einige Mikrometer. Dies macht es schwierig, das Licht effektiv in den Kern der optischen Einzelmodus-Fasern zu koppeln, was zu großen Kopplungsverlusten führt. In einigen praktischen Anwendungen können aufgrund der Differenz der Spotgröße komplexe optische Systeme erforderlich sein, um die Spotgröße so anzupassen, dass sie optische Einzelmodus-Fasern berücksichtigen. Dies erhöht jedoch die Kosten und Komplexität des Systems.
Aberration und Strahlqualität:
Obwohl Hochleistungsfaser-Laserdioden eine bestimmte Strahlqualität aufweisen, besteht immer noch eine Lücke bei der hochpräzisen und geringen Aberrationsstrahlqualität, die durch einmodische optische Fasern erforderlich ist. Aberrationen können Probleme wie Phasenverzerrung verursachen, wenn Licht in optischen Fasern übertragen wird, was den Übertragungseffekt weiter beeinflusst. In hochpräzisen Kommunikationssystemen können Aberrationen eine Signalverzerrung verursachen und die Kommunikationsqualität verringern.

Lösungen und Anwendungsvorschläge
Verwenden Sie Multimode -Glasfaser:Bei Hochleistungsfaser-Laserdioden kann eine passende multimode-faserfaser für die Lichtübertragung ausgewählt werden, um die Kopplungseffizienz und die Übertragungsleistung zu verbessern.
Auswahl der Anwendungsszenario:Nach spezifischen Anwendungsanforderungen die Notwendigkeit, Hochleistungsfaser-Laserdioden und optische Einzelmodus-Fasern zu verwenden. In einigen Anwendungsszenarien, in denen die Stromanforderungen nicht besonders hoch sind, aber die Anforderungen an die Übertragung und die Bandbreitenanforderungen hoch sind, können andere Arten von Lichtquellen in Kombination mit optischen Einzelmodusfasern berücksichtigt werden.

Hochleistungsfaser-Laserdioden können keine optischen Einzelmodus-Fasern verwenden, hauptsächlich aufgrund von Problemen wie Mismatchmatch-Modus, Spotgrößenunterschieden und inkonsistenten Strahlqualität. In praktischen Anwendungen sollte die Kombination aus Fasertyp und Lichtquelle nach den spezifischen Anforderungen angemessen ausgewählt werden, um die beste Übertragungsleistung und den besten Anwendungseffekt zu erzielen.

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