מדוע דיודות לייזר סיבים גבוהים לא יכולים להשתמש בסיבים יחידים?

עם פריצות דרך מתמשכות ברציפות בעלת עוצמה גבוההלייזר סיביםטכנולוגיה, טכנולוגיית לייזר סיבים סיבים נעשה שימוש נרחב בעיבוד תעשייתי, טיפול רפואי, תעופה וחלל ותחומים אחרים.

במרדף אחר תפוקת כוח גבוהה יותר, דיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה אינן תואמות סיבים אופטיים במצב יחיד. מכיוון שקוטר הליבה של סיבים אופטיים במצב יחיד הוא קטן והצמצם המספרי מוגבל, קשה לזייף ביעילות ולהעביר את האותות האופטיים בעלי אנרגיה גבוהה שנוצרו על ידי דיודות לייזר סיבים בעלי עוצמה גבוהה, וכתוצאה מכך לאובדן ועיוות של אותות אופטיים במהלך העברה, שיגבילו ברצינות את הביצועים הכוללים ואת אפקט היישום של סיב לייזר.

מאפיינים של דיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה:
עיקרון עבודה:לייזר נוצר על סמך עקרון הקרינה המגורה של דיודות מוליכים למחצה, ואור מועבר ומוגבר באמצעות מבני סיבים אופטיים. תחת פעולת מקור המשאבה, החלקיקים בחומר העובד נרגשים לרמת אנרגיה גבוהה, ויוצרים חלוקת היפוך של מספר חלקיקים, ובכך מממשים הגברה אור, ויציאת לייזרים באורכי גל ספציפיים וכוחות דרך בחירת המצב של חלל התהודה.
מאפייני כוח:בדרך כלל יש כוח תפוקה גבוה יחסית, שיכול לענות על צרכיהם של תרחישים מסוימים הדורשים תפוקת אנרגיה גבוהה, כגון עיבוד חומרים, רפואה ושדות אחרים. לדוגמה, לייזרי סיבים מסוג קילוואט הם כבר נפוצים יחסית ויכולים לשמש לחיתוך, ריתוך ותהליכים אחרים בייצור תעשייתי בקנה מידה גדול.
איכות קרן:באופן כללי, יש לו איכות קרן טובה. קרן הפלט שלה היא בעיקר מצב רוחבי בסיסי או מצב בסדר נמוך, עם בהירות גבוהה וזווית סטייה נמוכה. זה מאפשר לו להשיג גודל ספוט קטן יותר וצפיפות כוח גבוהה יותר לאחר ההתמקדות, מה שמועיל לשפר את דיוק העיבוד והיעילות. עם זאת, עדיין ישנם הבדלים בהשוואה לדרישות של סיבים יחידים לאיכות הקורה. סיבים יחידים מצריכים איכות קרן גבוהה יותר וגודל נקודה קטן יותר, והלייזר שנוצר על ידי דיודה לייזר סיבי סיבים גבוה עשוי להיות בעל קשיים מסוימים כאשר הוא מחובר לסיבים יחידים, הדורשים תכנון ואופטימיזציה של מערכת אופטית מיוחדת.

מאפייני סיבים יחידים::
מבנה ועיקרון:זה מורכב מליבה, חיפוי וציפוי. האור מתפשט צירית בליבה באופן השתקפות מוחלט, ויכול להעביר רק מצב אור אחד. קוטר הליבה המרבי שלו הוא בדרך כלל 9 מיקרומטר או 10 מיקרומטר, וקוטר החיפוי הוא בערך 125 מיקרומטר. מכיוון שקוטר הליבה קטן וקרוב לאורח הגל של האור, האור יכול להתפשט רק לאורך הכיוון הצירי של הליבה כאשר הוא מתפשט בו, להימנע מפיזור מצב, ובכך להבטיח איכות שידור גבוהה יותר.
יתרונות:
אובדן נמוך:אובדן ההעברה של סיבים אופטיים במצב יחיד הוא קטן יחסית, בדרך כלל בין 0. 2db/km ו- 0. 4db/km, המאפשר להעביר את האות לאורך זמן ארוך יותר בסיבים אופטיים ללא הגברה רבה מדי, ויכול לתמוך בהעברה למרחקים של עד 80 קילומטרים.
פיזור קטן:מכיוון שניתן להעביר רק מצב אור אחד, אין פיזור בין-מצב, והפיזור הכולל הוא קטן. באורך גל של 1.31 מיקרומטר, פיזור החומרים ופיזור מוליך הגל של סיבים אופטיים במצב יחיד הם חיוביים ושליליים, והגדלים שווים בדיוק, מה שהופך את אזור אורך הגל של 1.31 מיקרומטר לחלון עבודה אידיאלי לתקשורת סיבים אופטיים, שיכולים להשיג העברת נתונים במהירות גבוהה.
אמינות גבוהה:יש לו עמידות טובה ועמידות בפני קורוזיה, אינה מושפעת מגורמים כימיים או אחרים סביבתיים, יכולה לשמור על איכות העברה מסוימת למשך זמן רב ומתאימה לתקשורת נתונים למרחקים ארוכים.
יכולת אנטי-התערבות חזקה: מכיוון שתכנון הסיבים האופטיים במצב יחיד עונה על מצב ההעברה היחיד האופטי, הוא יכול להפחית ביעילות את פיזור האור, כך שהוא לא מושפע בקלות מהפרעות אלקטרומגנטיות מהעולם החיצון, ומתאים לתקשורת נתונים למרחקים ארוכים.

ישנן בעיקר הסיבות הבאות לכך שדיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה אינן יכולות להשתמש בסיבים אופטיים במצב יחיד:
אי התאמה של מצב:
תפוקת האור על ידי דיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה עשויה להכיל מצבים מרובים, ואילו סיבים אופטיים במצב יחיד יכולים להעביר רק מצב אור אחד. כאשר אותות אופטיים רב-מצבים נכנסים לסיבים אופטיים במצב יחיד, יתקיימו בעיות כמו המרת מצב ויעילות צימוד נמוכה, וכתוצאה מכך אובדן מוגבר של אותות אופטיים במהלך ההעברה, המשפיעים על ביצועי ההעברה. לדוגמה, דיודות לייזר מרובות-מצב יכולות להיות משולבות היטב עם סיבים אופטיים רב-מצבים מכיוון ששניהם תומכים במצבים מרובים של העברת אור, אך דיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה וסיבים אופטיים במצב יחיד קשה להשיג צימוד יעיל.
הבדל גודל נקודה:
גודל פני השטח פולט אור של דיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה הוא בדרך כלל גדול, ואילו גודל הליבה של סיבים אופטיים במצב יחיד הוא קטן, בדרך כלל כמה מיקרון. זה מקשה על קשר אפקטיבי של אור לליבת סיבים אופטיים במצב יחיד, וכתוצאה מכך הפסדי צימוד גדולים. בחלק מהיישומים המעשיים, בשל ההבדל בגודל הספוט, יתכן ויהיה צורך במערכות אופטיות מורכבות כדי להתאים את גודל הספוט כדי להתאים לסיבים אופטיים במצב יחיד, אך הדבר יגדיל את העלות והמורכבות של המערכת.
סטייה ואיכות קרן:
למרות שלדיודות לייזר סיבים בעלי עוצמה גבוהה יש איכות קרן מסוימת, עדיין יש פער עם איכות הקורה הגבוהה והפוגה הנדרשת על ידי סיבים אופטיים במצב יחיד. סטיות עלולות לגרום לבעיות כמו עיוות פאזה כאשר האור מועבר בסיבים אופטיים, מה שמשפיע עוד יותר על אפקט ההעברה. במערכות תקשורת בעלות דיוק גבוה, סטיות עשויות לגרום לעיוות האות ולהפחית את איכות התקשורת.

פתרונות והצעות יישום
השתמש בסיבים אופטיים של מולטי -מוד:עבור דיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה, ניתן לבחור סיבים אופטיים מולטי-מודתיים תואמים להעברת אור כדי לשפר את יעילות הצימוד ואת ביצועי ההולכה.
בחירת תרחיש יישומים:על פי דרישות היישום הספציפיות, שקלו את ההכרח בשימוש בדיודות לייזר סיבים בעלי עוצמה גבוהה וסיבים אופטיים במצב יחיד. בתרחישים מסוימים של יישומים שבהם דרישות הכוח אינן גבוהות במיוחד אך מרחק ההעברה ורוחב הפס הם גבוהים, ניתן לשקול סוגים אחרים של מקורות אור בשילוב עם סיבים אופטיים במצב יחיד.

דיודות לייזר סיבי עוצמה גבוהה אינן יכולות להשתמש בסיבים אופטיים במצב יחיד, בעיקר בגלל בעיות כמו חוסר התאמה במצב, הבדלי גודל ספוט ואיכות קרן לא עקבית. ביישומים מעשיים, על מנת להשיג את ביצועי ההעברה הטובים ביותר ואת אפקט היישום, יש לבחור באופן סביר את סוג הסיבים ומקור האור על פי צרכים ספציפיים.

מידע ליצירת קשר:

אם יש לך רעיונות, אל תהסס לדבר איתנו. לא משנה היכן הלקוחות שלנו ומה הדרישות שלנו, אנו נעקוב אחר המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים והשירות הטוב ביותר.