S rostoucím výstupním výkonem průmyslových laserů se stalo, jak bezpečně, efektivně, na dálku a flexibilně přenášet vysokoenergetické lasery, klíčem k podpoře hloubkového uplatnění a rozvoje laserových technologií v oblastech průmyslu, vědeckého výzkumu a lékařské ošetření. Technologie vláken pro přenos energie laserem s velkým průměrem jádra je nepochybně účinným způsobem, jak odemknout „poslední metr“ laseru, aby se přesně dostal na scénu aplikace.
Co je to velký průměr jádra? To znamená, že průměr jádra je větší než 50 μm, ve srovnání s tradičním průměrem jádra vlákna s jedním režimem je obvykle 9 ~ 10 μm. proč používat velký průměr jádra? Velký průměr jádra může účinně zvětšit oblast pole v režimu vlákna, snížit nelineární efekty a zlepšit kvalitu paprsku; nejdůležitější je, že vlákno může odolat optickému výkonu a velikost pole režimu je úměrná velikosti průměru jádra, může účinně zlepšit práh poškození vlákna, takže optické vlákno pro přenos energie se strukturou s velkým průměrem jádra se stalo nevyhnutelným. Následuje stručný úvod do několika hlavních laserových vláken pro přenos energie s velkým průměrem jádra.
Konvenční vlákno s velkým průměrem jádra
Konvenční vlákno s velkým průměrem jádra, struktura a tradiční jednovidové vlákno, u jádra a pláště dvou částí kompozice, velikost jádra je větší, pro vysoce čisté křemenné sklo si obkladové materiály mohou vybrat plast nebo vysoce čistý dopovaný fluorem (F) křemenné sklo. Plastové obklady vysoká pevnost v tahu, odolnost proti záření; F-dotovaný skleněný plášť má vyšší šířku pásma a nižší ztráty.
Průmyslově jsou konvenční vlákna s velkým průměrem jádra nejběžnějším typem vláken pro přenos laserové energie a jsou široce používána v oblastech tepelného zpracování povrchu materiálů, laserového svařování a řezání laserem. Z lékařského hlediska lze vlákno s velkým průměrem jádra použít při endoskopické laserové litotrypsii a léčbě prostaty díky svým vlastnostem vysokého přenosu energie, izolace a ohebnosti.
Obrázek konvenční struktury vlákna s velkým průměrem jádra a jeho průřezu (Zdroj: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
Homogenizované vlákno speciální struktury s velkým průměrem jádra
Ve srovnání s konvenčním optickým vláknem s velkým průměrem jádra, speciálním homogenizačním optickým vláknem s velkým průměrem jádra, hlavně se mění struktura jádra, již tradiční kulaté, jako je obdélníkové jádro, čtvercové jádro, šestihranné jádro, osmihranné jádro, toroidní jádro a tak dále, může splňovat potřeby různých aplikačních scénářů. Jeho jedinečná struktura jádra, pro dosažení homogenizovaného výstupu paprsku s plochým vrcholem, ve srovnání s konvenčním výstupem vlákna s velkým průměrem jádra s energií soustředěnou ve středu gaussovského paprsku, může způsobit, že laser a role materiálu jsou rovnoměrnější, zatímco rovnoměrné rozložení energie laseru také zlepšuje práh poškození vlákna jako celku, ve špičkovém laserovém svařování, tepelném zpracování, povrchovém čištění, fotolitografii a zpracování polovodičových plátků a tak dále, je velmi výhodné.
Obrazová část příčného řezu homogenizačním vláknem se speciální strukturou o velkém průměru jádra (zdroj: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
Mikrostrukturní vlákno
Také známé jako vlákno fotonického krystalu, jeho průřez má komplexní rozložení indexu lomu, obvykle periodické uspořádání dopovaných skleněných materiálů nebo vzduchových otvorů, existují dvě hlavní kategorie pevného jádra a prázdného jádra. Zde se zaměřujeme na dutá mikrostrukturovaná optická vlákna, především tři druhy dutých Braggových vláken, dutá fotonická bandgap vlákna a dutá antirezonanční vlákna, z nichž dutá Braggova vlákna se používají především v oblasti snímání, zatímco fotonická bandgap vlákna s dutým jádrem a antirezonanční vlákna s dutým jádrem, které nejenže vykazují mimořádný potenciál v oblasti snímání, ale byly také široce používány v řadě špičkových vědeckých a technologických oborů, jako je přenos energie a vysoká -rychlostní komunikace.
Ve srovnání s vlákny s pevným jádrem mají vlákna s dutým jádrem vzduchové jádro, což je vlastnost, která jim dává výhodu nízkého rozptylu a nízkých nelineárních efektů, čímž je zajištěno udržení dobré kvality bodového výstupu během přenosu. Zároveň jeho vysoký práh poškození poskytuje solidní podporu pro různé vysoce výkonné laserové aplikace.
