최신 단일 막대 다이오드 레이저 펌핑 고출력 발광 다이오드 또는 다이오드, 다중 모드 단일 막대, 일반적으로 코어 주변의 단일 코어 클래딩을 통해. 이것은 일반적으로 5-12 개의 단일 모드 코어 직경 μM입니다. 이중 피복 섬유는 내부 단일 모드 코어에 의해 네오디뮴, 에르븀, 이테르븀 및 툴륨과 같은 희토류 이온으로 도핑됩니다. 클래딩은 굴절률이 낮은 도핑 된 유리로 만들어집니다. 펌프 빛은 클래딩과 구조를 따라 주입되어 활성 코어를 통과하여 입자 반전을 생성합니다.
방출 파장은 섬유 및 모든 유형의 반사 기능에서 선택됩니다 (일반적인 예는 Bragg 격자).
레이저는 이중 피복 섬유 코일, 두 개의 거울 및 펌프 소스로 구성됩니다. 펌프 소스는 단일 발광 다이오드, 다이오드 바 또는 펌핑 된 단일 바 다이오드 레이저 일 수 있습니다.
구성에는 100kHz 이상으로 빠르게 조정할 수있는 단일 모드 연속 단일 막대 다이오드 레이저가 포함됩니다. 라만 주파수 편이; 큐; 승수 및 삼중; 및 준 연속파 (QCW). 출력에는 UV, 가시 광선 및 근적외선 분광기가 포함됩니다.
Q-switched Single Bar Diode Laser는 일반적으로 나노초 펄스 레이저 시드를위한 일련의 광섬유 증폭기를 통해 통합 피그 테일 변조기를 사용하여 저전력으로 구성됩니다. Single Bar Diode Laser와 같은 광섬유 증폭기는 동일한 기술을 사용하여 구성됩니다. 그러나 레이저는 최종 유도 레이저 효과를 포함하지 않습니다. 이 레이저는 20에서 GG까지의 나노초 펄스를 생성 할 수있는 완전 모 놀리 식입니다. 200kHz.
단일 모드 단일 막대 다이오드 레이저에서 격자가 포함 된 코일 단일 모드 특수 광섬유에 접합 된 라만 단일 막대 다이오드 레이저, 원하는 파장으로 라만 주파수 이동 유도
펌핑 된 단일 바 다이오드 레이저
다이오드 막대는 단일 막대 다이오드 레이저를 여기하는 데 사용할 수 있습니다. 일반적으로 광섬유 종단 펌프 및 적절한 벌크 광학 장치는 중앙 집중식 펌프 조명을 활성 광섬유의 첫 번째 패키지로 사용합니다. 시간이 지남에 따라 고전력 다이오드 바는 냉각 요구 사항, 펄스 처리 제한 및 신뢰성이 제한되어 있지만 총 전력 개선, 빔 성능 및 수명이 10,000 시간 이상으로 제한적으로 배치됩니다.
단일 튜브 펌프 다이오드의 장점. 주요 장점은 냉각을 위해 물을 필요로하지 않고, 매우 높은 효율로 광섬유를 통해 활성 매체에 도입 될 수 있으며, 추가 벌크 광학 장치가 필요하지 않거나 조정이 필요하지 않다는 것입니다. 또한 단일 발광 다이오드는 연속 파동 및 변조 메커니즘에서 더 높은 출력 전력과 더 나은 빔 특성 및 200,000 시간 이상의 작동 수명을 생성 할 수 있습니다.
단일 모드 단일 바 다이오드 레이저
단일 모드 단일 막대 다이오드 레이저는 몇 와트에서 3000 와트까지의 출력으로 상용 시장에서 사용할 수 있습니다. 또한 단일 모드 단일 막대 다이오드 레이저는 더 비싼 광섬유 기술을 사용하여 20 킬로와트의 특수 프로젝트를 생산했습니다. 이러한 장치는 일반적으로 지속적으로 작동합니다. 그러나 장치는 50kHz 이상으로 변조 될 수 있습니다. 변조 모드에서 장치는 최대 평균 전력을가집니다. 1.1 미만의 두 개를 가진 M 단일 모드 광섬유를 통해. 레이저 가로 모드는 순전히 가우스 분포입니다.
예를 들어, 25mm 콜리메이터는 빔을 시준하여 0.3mrad 발산으로 가득 찬 5mm 1 / E 2를 생성합니다. 이테르븀이 도핑 된 단일 바 다이오드 레이저를 사용하면 마지막 렌즈가 추가 될 때 최종 초점 거리를 시준기의 초점 거리로 나눈 최종 초점 길이와 섬유 직경의 7 배가됩니다. 최종 초점이 100mm이고 콜리메이터 렌즈가 25mm 인 경우 스폿 크기는 결국 28μM가됩니다.
구성 파일은 전통적인 고체 레이저와 같은 고온 작업 지점이 아닌 단일 모드 광섬유의 기능이므로 단일 막대 다이오드 레이저는 작업 범위 전체에서 동일한 빔 단면을 생성합니다. 변조는 펌프 다이오드를 회전하고 완료하여 수행되며 장치가 고주파수 또는 단일 펄스 작동으로 변조 될 수 있습니다. 완벽한 단면을 가진 단일 바 다이오드 레이저 용 기존의 고체 레이저를 사용하면 예열 시간이 필요하지 않으며 광범위한 안정적인 환경 조건 (전력 및 빔 품질)에서 작동 할 수 있습니다. 이러한 레이저는 임의의 선형 출력으로 드리프트 될 수 있으며 일반적으로 최종 초점 스폿 직경의 차이나 변경없이 정격 출력의 10 %에서 100 %까지 다양합니다.
대구경 광섬유 단일 모드 단일 바 다이오드 레이저 제조를 통해 출시와 동시에 킬로와트 이상의 단일 바 다이오드 레이저. 이 시점에서 레이저는 더 이상 단일 몰드가 아닙니다. 그러나 그 결과 빔 품질은 대부분의 상용 산업용 킬로와트 급 레이저보다 우수합니다 (그림 3). 예를 들어, 8 킬로와트 단일 바 다이오드 레이저는 100μm 코어 직경의 스텝 파이버에서 4.5mm x 라디안 미만의 제품을 제공합니다. 킬로와트 급 싱글 바 다이오드 레이저의 불일치는 지속적으로 고출력 싱글 모드 모듈을 활용함으로써 계속 개선 될 것입니다. 근거리 필드에서 빔 프로파일은 가우시안의 직선 에지 비율을 가지므로 재료 가공 응용 분야에서 상당한 이점을 제공합니다.
최신 유형의 단일 바 다이오드 레이저는 준 연속적입니다. 이 장치는 피크 전력이 높고 평균 전력이 낮으며 CW 버전보다 상당히 낮은 비용으로 제조 할 수 있습니다. 예를 들어, 20kW 피크 전력 및 2kW 준 연속 레이저의 평균 전력은 20kW CW 레이저보다 약 5 배 저렴합니다. 스폿 용접, 심 용접 및 드릴링과 같이 긴 펄스 폭과 피크 전력이 필요한 많은 산업 응용 분야에 이상적입니다. 최소한의 유지 보수와 저렴한 준 연속 레이저로 인해 기존 YAG 레이저를 대체하도록 설계되었으며 기존 시스템에 쉽게 개조 할 수 있습니다. 단일 및 다중 모드 버전을 사용할 수 있습니다.