1550nm fiber lazerlerin uygulanması

1550 nm fiber lazerlererbium katkılı fiber (EDF) veya ER\/YB birlikte katkılı fiber (ER\/YB birlikte katkılı fiber) temelli orta kızılötesi bir lazerdir. Dalga boyu göz güvenli aralık içinde olduğundan ve en düşük kayıp penceresine (~ 0. 2 db\/km) kuvars fiberle eşleştiğinden, 1550 nm lazer optik iletişim, lidar, tıbbi tedavi, endüstriyel işleme ve ulusal savunmada yaygın olarak kullanılır.

Son yıllarda, fiber lazer teknolojisinin hızlı gelişimi ile 1550 nm lazerler güç, ışın kalitesi ve ayarlanabilirlikte önemli atılımlar yapmıştır. Bu makale, 1550 nm fiber lazerlerin teknik ilkelerini ve temel avantajlarını sistematik olarak tanıtmakta ve çeşitli endüstrilerdeki özel uygulamalarını ayrıntılı olarak tartışmaktadır. Son olarak, gelecekteki kalkınma eğilimlerini dört gözle bekliyor.

1550 nm fiber lazerlerin teknik ilkeleri ve avantajları
1. Çalışma prensibi
1550 nm fiber lazerler genellikle kazanç ortamı olarak erbium katkılı fiber ve pompa kaynakları olarak 980 nm veya 1480 nm lazer diyotları (LDS) kullanır. Erbium iyonları (ER³⁺) pompa ışığının enerjisini emdiğinde, enerji seviyesi geçişleri meydana gelir ve gevşeme sırasında 1550 nm dalga boyu ile lazer ışığı yayar. Enerji seviyesi geçiş süreci aşağıdaki gibi basitleştirilebilir:

Zemin durumu (⁴i₁₅\/₂) → Heyecanlı durum (⁴i₁₃\/₂): 1550 nm fotonlar radyasyon olmayan geçişler yoluyla üretilir.

Erbium-ytterbium birlikte katkılı liflerde, ytterbium iyonları (yb³⁺) pompa emilim verimliliğini artırabilir ve lazer çıkış gücünü artırabilir.

2. Teknik Avantajlar

Diğer dalga boyu lazerlerle (1064 nm, 10.6 μm CO₂ lazerler gibi) karşılaştırıldığında, 1550 nm fiber lazerler aşağıdaki avantajlara sahiptir:

Göz güvenliği

1550 nm lazerlerin retina tehlikesi faktörü (MPE, izin verilen maksimum maruziyet) görünür ışık ve kızılötesi lazerlerden (1064 nm gibi) çok daha düşüktür, bu da açık ortamlarda (LIDAR, askeri uygulamalar gibi) daha güvenli hale getirir.

Düşük lif iletim kaybı

155 0 nm, kuvars fiberin üçüncü şanzıman penceresinde (C bant, 1530-1565 nm), uzun mesafeli optik iletişim için uygun olan sadece yaklaşık 0.2 dB\/km'lik bir kayıpla bulunur.

Yüksek ışın kalitesi ve stabilitesi

Fiber lazerin dalga kılavuzu yapısı, hassas işleme ve optik algılama için uygun olan kırınım sınırına (M²≈1) yakın bir ışın kalitesi verir.

Ayarlanabilirlik ve dar çizgi genişliği

Fiber Bragg ızgarası (FBG) veya ayarlanabilir filtre yoluyla, dalga boyu ayarlama (1520-1620 nm gibi) ve KHz seviyesi dar çizgi genişliği çıkışı elde edilebilir, bu da tutarlı optik iletişim ve lazer spektroskopisi için uygundur.

Yüksek Güç Ölçeklenebilirliği

Master Osilatör Güç Amplifikatörü (MOPA) yapısını kullanarak, 1550 nm fiber lazer, endüstriyel kesme, lidar, vb. İhtiyaçlarını karşılayarak kilowatt düzeyinde çıkışa ulaşabilir, vb.

1550 nm fiber lazerlerin ana uygulamaları
1. Fiber optik iletişim ve veri iletimi
1550 nm, optik iletişimin temel dalga boyudur ve ana uygulamaları şunları içerir:

(1) Uzun mesafeli fiber optik iletişim
1550 nm lazerlerin düşük kayıp özellikleri, onu denizaltı optik kabloları ve kıtalararası iletişim için tercih edilen ışık kaynağı haline getirir. Örneğin, Trans-Pasifik Denizaltı Optik Kablo Sistemi esas olarak C bantında (1530-1565 nm) yoğun dalga boyu bölünme çoğullama (DWDM) teknolojisini kullanır ve tek lifli iletim kapasitesi 100 tbps'den fazla ulaşabilir.

(2) Yoğun dalga boyu bölümü çoğullama (DWDM)
Veri merkezlerinde ve 5G ağlarında, DWDM teknolojisi, yüksek hızlı veri iletimini sağlamak ve fiber bant genişliği kullanımını iyileştirmek için 1550 nm yakınlarında birden fazla dalga boyu kanalı (40\/80\/160 kanal gibi) kullanır.

(3) Tutarlı optik iletişim
Dar çizgi genişliği 1550 nm lazerler (çizgi genişliği<100 kHz) combined with high-order modulation formats (such as QPSK, 16-QAM) can achieve a single-wavelength transmission rate of more than 100 Gbps, and are widely used in backbone networks and metropolitan area networks.

2. LIDAR ve Uzaktan Algılama
(1) Otonom sürüş lidarı
905 nm lidar ile karşılaştırıldığında, 1550 nm lidar daha güçlü atmosferik penetrasyon ve göz güvenliğine sahiptir ve üst düzey otonom sürüş (waymo ve luminar gibi) için ana seçim haline gelmiştir. Örneğin, Luminar'ın Iris LiDAR, 250 metreye kadar algılama mesafesi olan 1550 nm'lik bir fiber lazer kullanır.

(2) Atmosferik uzaktan algılama ve meteorolojik izleme
Diferansiyel absorpsiyon lidar (DIAL), iklim araştırması ve kirlilik izleme için atmosferde su buharı (H₂O) ve karbondioksit (CO₂) konsantrasyonlarını tespit etmek için 1550 nm lazer kullanır.

3. Tıbbi ve biyo-görüntüleme
(1) Lazer güzelliği ve cilt tedavisi
1550 nm Ablatif olmayan fraksiyonel lazerler (fraksel gibi) kollajen rejenerasyonunu uyarabilir ve kırışıklık çıkarma ve skar onarımı gibi kozmetik uygulamalar için kullanılır.

Vasküler tedavide, 1550 nm lazerler, örümcek damarlarının ve varisli damarların kapalı tedavisi için hemoglobini seçici olarak ısıtabilir.

(2) Optik Tutarlılık Tomografisi (OCT)
1550 nm OCT sistemleri (oftalmik OCT gibi) daha derin bir doku penetrasyon derinliğine (~ 2 mm) sahiptir ve retina hastalıklarının ve glokomun erken teşhisi için kullanılabilir.

4. Endüstriyel işleme ve algılama
(1) Hassas malzeme işleme
1550 nm lazerler, plastiklerin ve polimer filmlerin ince kesilmesi ve işaretlenmesi için uygundur ve elektronik ambalaj ve esnek devre üretiminde yaygın olarak kullanılır.

(2) Fiber optik algılama
Yapısal Sağlık İzleme (SHM) elde etmek için köprüler, uçak ve petrol boru hatları gibi yapılardaki gerginlik ve sıcaklık değişikliklerini izlemek için Fiber Bragg Bdows'a (FBG'ler) dayalı 1550 nm sensörler kullanılabilir.

5. Savunma ve Güvenlik
(1) Serbest Alan Optik İletişim (FSO)
1550 nm lazerin anti-müdahale ve kesişme olasılığı (LPI) özellikleri onu askeri gizli iletişim için ideal bir seçim haline getirir.

(2) Kızılötesi karşı önlemler ve lazer körleme
Yüksek güçlü 1550 nm lazer, kızılötesi kılavuzlu füzelere veya ölümcül olmayan bir lazer göz kamaştırıcı silah olarak müdahale etmek için kullanılabilir.

Gelecekteki Gelişim Eğilimleri
UltraFast Fiber Lazerler
1550 nm femtosaniye lazerleri doğrusal olmayan optikler (Terahertz nesli gibi) ve mikro-nano işlemede geniş uygulama beklentisine sahiptir.
Fotonik entegrasyon ve silikon fotonik
Silikon fotoniklere dayanan 1550 nm lazer yongaları, optik iletişim modüllerinin maliyetini azaltabilir ve veri merkezlerinde optik ara bağlantının geliştirilmesini teşvik edebilir.
Kuantum iletişimi ve bilgi işlem
1550 nm tek foton kaynakları kuantum anahtar dağılımında (QKD) ve optik kuantum hesaplamada büyük değere sahiptir.

1550 nm fiber lazerler, göz güvenliği, düşük kayıp ve yüksek ışın kalitesi gibi avantajları nedeniyle optik iletişim, lidar, tıbbi ve savunma alanlarında temel teknolojiler haline gelmiştir. Gelecekte, ultra hızlı lazerlerin geliştirilmesi, fotonik entegrasyon ve kuantum teknolojisi, 1550 nm fiber lazerlerin uygulama kapsamı daha da genişleyecek ve optoelektronik endüstrisinde sürekli yeniliği teşvik edecek.

İletişim Bilgileri:

Herhangi bir fikriniz varsa, bizimle konuşmaktan çekinmeyin. Müşterilerimiz nerede olursa olsun ve gereksinimlerimiz ne olursa olsun, müşterilerimize yüksek kalite, düşük fiyatlar ve en iyi hizmet sunma hedefimizi takip edeceğiz.