מקור לבחירת לייזר סיבים במצב יחיד

הפניה לבחירהלייזר סיבים במצב יחיד
ביישומים מעשיים, בחירת מצב יחיד מתאיםלייזר סיביםדורש שקילה שיטתית של פרמטרים שונים כדי להבטיח שהביצועים שלו יתאימו לדרישות היישום הספציפיות, סביבת ההפעלה ואילוצי התקציב. סעיף זה יספק מתודולוגיית בחירה מעשית המבוססת על דרישות.
אסטרטגיית בחירה המבוססת על תרחישי יישום
דרישות הביצועים עבורלייזריםמשתנים באופן משמעותי בין תרחישי יישום שונים. הצעד הראשון בבחירה הוא להבהיר את הדרישות המרכזיות של היישום.
עיבוד חומרים מדויק וייצור מיקרו-ננו: יישומים כאלה כוללים חיתוך עדין, קידוח, חיתוך פרוסות מוליכים למחצה, סימון ברמת מיקרון והדפסה תלת-ממדית וכו'. יש להם דרישות גבוהות ביותר לאיכות הקרן ולגודל הנקודה הממוקד. יש לבחור לייזר עם גורם M² קרוב ככל האפשר ל-1 (כגון <1.1). יש לקבוע את עוצמת המוצא על סמך עובי החומר ומהירות העיבוד. באופן כללי, עוצמה הנעה בין עשרות למאות וואט יכולה לענות על הדרישות של רוב תהליכי המיקרו-עיבוד. מבחינת אורך גל, 1064 ננומטר היא הבחירה המועדפת עבור רוב עיבוד חומרי המתכת בשל קצב הספיגה הגבוה והעלות הנמוכה לוואט של עוצמת לייזר.
מחקר מדעי ומדידה מתקדמת: תרחישי יישום כוללים פינצטה אופטית, פיזיקת אטומים קרים, ספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה ואינטרפרומטריה. תחומים אלה בדרך כלל מתמקדים באופן קיצוני במונוכרומטיות, יציבות תדר וביצועי רעש של לייזרים. יש לתת עדיפות למודלים עם רוחב קו צר (אפילו תדר יחיד) ורעש בעוצמה נמוכה. יש לבחור את אורך הגל על ​​סמך קו התהודה של אטום או מולקולה ספציפיים (לדוגמה, 780 ננומטר משמש בדרך כלל לקירור אטומי רובידיום). תפוקת תחזוקת הטיה נחוצה בדרך כלל לניסויי הפרעות. דרישת ההספק אינה גבוהה בדרך כלל, וכמה מאות מיליוואט עד כמה וואט מספיקים לעתים קרובות.
רפואה וביוטכנולוגיה: יישומים כוללים ניתוחי עיניים, טיפולי עור והדמיה באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי. בטיחות העיניים היא השיקול העיקרי, ולכן נבחרים לעתים קרובות לייזרים באורכי גל של 1550 ננומטר או 2 מיקרומטר, הנמצאים בתחום בטיחות העיניים. עבור יישומים אבחנתיים, יש לשים לב ליציבות ההספק; עבור יישומים טיפוליים, יש לבחור את ההספק המתאים על סמך עומק הטיפול ודרישות האנרגיה. גמישות ההעברה האופטית היא יתרון עיקרי ביישומים כאלה.
תקשורת וחישה: חישת סיבים אופטיים, LiDAR ותקשורת אופטית בחלל הם יישומים אופייניים. תרחישים אלה דורשיםלייזרלהיות בעל אמינות גבוהה, יכולת הסתגלות סביבתית ויציבות לטווח ארוך. תחום ה-1550 ננומטר הפך לבחירה המועדפת בשל אובדן ההעברה הנמוך ביותר שלו בסיבים אופטיים. עבור מערכות גילוי קוהרנטיות (כגון לידאר קוהרנטי), נדרש לייזר מקוטב ליניארי עם רוחב קו צר ביותר כמתנד מקומי.
2. מיון עדיפויות של פרמטרים מרכזיים
אל מול פרמטרים רבים, ניתן לקבל החלטות על סמך סדרי העדיפויות הבאים:
פרמטרים מכריעים: ראשית, יש לקבוע את אורך הגל ואיכות הקרן. אורך הגל נקבע על ידי הדרישות החיוניות של היישום (מאפייני ספיגת החומר, תקני בטיחות, קווי תהודה אטומיים), ובדרך כלל אין מקום לפשרות. איכות הקרן קובעת ישירות את ההיתכנות הבסיסית של היישום. לדוגמה, עיבוד שבבי מדויק אינו יכול לקבל לייזרים בעלי M² גבוה מדי.
פרמטרים של ביצועים: שנית, יש לשים לב להספק המוצא ולרוחב/קיטוב הקו. ההספק חייב לעמוד בדרישות סף האנרגיה או היעילות של היישום. מאפייני רוחב הקו והקיטוב נקבעים על סמך המסלול הטכני הספציפי של היישום (כגון האם מדובר בהפרעות או בהכפלת תדר). פרמטרים מעשיים: לבסוף, יש לקחת בחשבון את היציבות (כגון יציבות הספק המוצא לטווח ארוך), אמינות (זמן פעולה ללא תקלות), צריכת חשמל בנפח, תאימות ממשק ועלות. פרמטרים אלה משפיעים על קושי האינטגרציה ועלות הבעלות הכוללת של הלייזר בסביבת העבודה בפועל.

3. בחירה ושיפוט בין מצב יחיד למצב מרובה מצבים
למרות שמאמר זה מתמקד במצב יחידלייזרי סיבים, חיוני להבין בבירור את הצורך בבחירה במצב יחיד בבחירה בפועל. כאשר הדרישות המרכזיות של יישום הן דיוק העיבוד הגבוה ביותר, אזור הפגיעה בחום הקטן ביותר, יכולת המיקוד האולטימטיבית או מרחק השידור הארוך ביותר, לייזר סיבים במצב יחיד הוא הבחירה הנכונה היחידה. לעומת זאת, אם היישום כרוך בעיקר בריתוך פלטות עבות, טיפול במשטחים בשטח גדול או העברה בהספק גבוה למרחקים קצרים, ודרישת הדיוק המוחלט אינה גבוהה, אז לייזרי סיבים מרובי מצבים עשויים להפוך לבחירה חסכונית ומעשית יותר בשל ההספק הכולל הגבוה יותר והעלות הנמוכה יותר שלהם.