Современный одностержневой диодный светоизлучающий диод высокой мощности с лазерной накачкой, многомодовый одностержневой, обычно через оболочку одного сердечника вокруг сердечника. Обычно это диаметр одномодового сердечника от 5 до 12 мкм. Волокно с двойной оболочкой легировано ионами редкоземельных элементов, такими как неодим, эрбий, иттербий и тулий, через внутреннюю одномодовую сердцевину. Оболочка изготовлена из легированного стекла с низким показателем преломления. Свет накачки вводится в оболочку и вдоль конструкции, проходит через активную сердцевину и производит инверсию числа частиц.
Длина волны излучения выбирается в волокне и любой функции отражения (типичный пример - решетки Брэгга).
Лазер состоит из катушки из волокна с двойной оболочкой, двух зеркал и источника накачки. Источником накачки может быть одиночный светодиод, диодная линейка или одинарный диодный лазер с накачкой.
Конфигурация включает одномодовые непрерывные однолинейные диодные лазеры, которые можно быстро настроить на частоту более 100 кГц; Рамановский сдвиг частоты; Q; множитель и тройка; и квазинепрерывная волна (QCW). Вывод включает УФ, видимую и ближнюю инфракрасную спектроскопию.
Одинарные диодные лазеры с модуляцией добротности обычно изготавливаются с низким энергопотреблением, со встроенным модулятором типа «пигтейл» через серию волоконных усилителей для затравки наносекундных импульсных лазеров. Волоконные усилители, такие как одинарные диодные лазеры, изготавливаются с использованием той же технологии; однако лазер не содержит лазерных эффектов, индуцированных концом. Эти лазеры полностью монолитны и способны генерировать наносекундные импульсы от 20 до ГГГ; 200 кГц.
Рамановский одинарный диодный лазер, соединенный с одномодовым одинарным диодным лазером и катушкой, одномодовое специальное волокно, содержащее решетку, вызвало рамановский сдвиг частоты до желаемой длины волны
Одностержневые диодные лазеры с накачкой
Для возбуждения одинарных диодных лазеров можно использовать диодные стержни. Как правило, оптоволокно с накачкой на концах и соответствующая объемная оптика используют централизованный свет накачки в качестве первого пакета для активного волокна. Со временем диодная линейка высокой мощности имеет ограниченное применение для общего повышения мощности, характеристик луча и срока службы в течение 10 000 часов или более, хотя требования к охлаждению, ограничения обработки импульсов и надежность ограничены.
Преимущества однотрубных диодов накачки. Основное преимущество состоит в том, что для их охлаждения не требуется вода, они могут вводиться в активную среду через оптоволокно с очень высокой эффективностью, не требуют дополнительной оптики и необходимости настройки. Кроме того, один светоизлучающий диод может обеспечивать более высокую выходную мощность и лучшие характеристики луча, а также более 200 000 часов работы в механизмах непрерывной волны и модуляции.
Одномодовые одинарные диодные лазеры
Одномодовые одинарные диодные лазеры доступны на коммерческом рынке с выходной мощностью от нескольких до 3000 Вт. Кроме того, одномодовые одинарные диодные лазеры производили 20 киловатт для специальных проектов с использованием более дорогих волоконных технологий. Эти устройства обычно работают непрерывно; тем не менее, устройство можно модулировать до частоты более 50 кГц. В режиме модуляции блок имеет пиковую среднюю мощность. Через одномодовое волокно М с двумя менее 1,1. Поперечная мода лазера представляет собой чисто гауссово распределение.
Например, 25-миллиметровый коллиматор коллимирует луч, в результате чего получается 5-миллиметровый 1 / E 2 с расходимостью 0,3 мрад. При использовании одностержневого диодного лазера, легированного иттербием, при добавлении последней линзы результирующая точка равна конечному фокусному расстоянию, деленному на фокусное расстояние коллиматора, в 7 раз превышающем диаметр волокна. С конечной фокусировкой 100 мм и коллиматорной линзой 25 мм размер пятна в конечном итоге составит 28 мкм.
Поскольку файл конфигурации является функцией одномодового волокна, а не горячей рабочей точки, как, например, традиционные твердотельные лазеры, одинарные диодные лазеры создают одинаковое поперечное сечение луча во всем рабочем диапазоне. Модуляция осуществляется вращением диода накачки и завершением, что позволяет модулировать устройство в высокочастотном или одиночном импульсном режиме. С традиционными твердотельными лазерами для однополюсных диодных лазеров с их идеальным поперечным сечением не требуется время на прогрев, и они могут работать в широком диапазоне стабильных условий окружающей среды (мощность и качество луча). Эти лазеры могут дрейфовать со случайным линейным выходом и обычно могут варьироваться от 10 до 100 процентов номинальной мощности без какого-либо расхождения или какого-либо изменения окончательного диаметра пятна фокусировки.
Однополюсные диодные лазеры мощностью киловатт и выше параллельно с запуском в производство одномодовых одномодовых волоконно-оптических лазеров большого диаметра. На этом этапе лазер больше не представляет собой единую форму; однако качество получаемого луча превосходит качество большинства коммерческих промышленных лазеров киловаттного класса (рис. 3). Например, 8-киловаттные однополюсные диодные лазеры позволяют получить массу продуктов размером менее 4,5 мм x радиан из ступенчатого волокна с диаметром сердцевины 100 мкм. Разногласия по поводу одинарных диодных лазеров киловаттного класса будут продолжать улучшаться в результате постоянного использования высокомощного одномодового модуля. В ближнем поле профиль луча имеет коэффициент прямой кромки, равный Гауссу, что дает значительные преимущества при обработке материалов.
Последний тип одинарного диодного лазера является квазинепрерывным. Эти устройства имеют высокую пиковую мощность и более низкую среднюю мощность и могут изготавливаться по довольно низкой цене, чем версия CW. Например, пиковая мощность 20 кВт и средняя мощность квазинепрерывного лазера 2 кВт примерно в пять раз дешевле, чем непрерывный лазер 20 кВт. Они идеально подходят для многих промышленных применений, требующих большой длительности импульса и пиковой мощности, например для точечной сварки, шовной сварки и сверления. Разработанный для замены существующих YAG-лазеров из-за их минимального обслуживания и низкой стоимости квазинепрерывных лазеров, может быть легко модернизирован в существующие системы. Доступны одно- и мультимодальные версии.