Riferimento per la selezionelaser a fibra monomodale
Nelle applicazioni pratiche, la scelta di un monomodale adattolaser a fibrarichiede una ponderazione sistematica di vari parametri per garantire che le sue prestazioni corrispondano ai requisiti applicativi specifici, all'ambiente operativo e ai vincoli di budget. Questa sezione fornirà una metodologia di selezione pratica basata sui requisiti.
Strategia di selezione basata sugli scenari applicativi
I requisiti di prestazione perlaservariano significativamente a seconda degli scenari applicativi. Il primo passo nella selezione è chiarire i requisiti fondamentali dell'applicazione.
Lavorazione di precisione dei materiali e produzione micro-nano: tali applicazioni includono taglio fine, foratura, taglio a cubetti di wafer semiconduttori, marcatura a livello micron e stampa 3D, ecc. Hanno requisiti estremamente elevati in termini di qualità del fascio e dimensione dello spot focalizzato. È necessario selezionare un laser con un fattore M² il più vicino possibile a 1 (ad esempio <1,1). La potenza di uscita deve essere determinata in base allo spessore del materiale e alla velocità di lavorazione. In genere, una potenza compresa tra decine e centinaia di watt può soddisfare i requisiti della maggior parte delle microlavorazioni. In termini di lunghezza d'onda, 1064 nm è la scelta preferita per la maggior parte delle lavorazioni di materiali metallici grazie al suo elevato tasso di assorbimento e al basso costo per watt di potenza laser.
Ricerca scientifica e misurazioni di fascia alta: gli scenari applicativi includono pinzette ottiche, fisica degli atomi freddi, spettroscopia ad alta risoluzione e interferometria. Questi campi di solito puntano in modo estremo alla monocromaticità, alla stabilità di frequenza e alle prestazioni di rumore dei laser. Dovrebbe essere data priorità ai modelli con larghezza di riga stretta (anche a frequenza singola) e rumore a bassa intensità. La lunghezza d'onda dovrebbe essere selezionata in base alla linea di risonanza di un atomo o molecola specifica (ad esempio, 780 nm è comunemente utilizzata per il raffreddamento degli atomi di rubidio). L'uscita di mantenimento della polarizzazione è solitamente necessaria per gli esperimenti di interferenza. Il fabbisogno di potenza non è generalmente elevato e spesso sono sufficienti da diverse centinaia di milliwatt a diversi watt.
Medicina e biotecnologie: le applicazioni includono chirurgia oftalmica, trattamenti cutanei e imaging mediante microscopia a fluorescenza. La sicurezza degli occhi è la considerazione primaria, quindi vengono spesso selezionati laser con lunghezze d'onda di 1550 nm o 2 μm, che rientrano nella banda di sicurezza oculare. Per le applicazioni diagnostiche, è necessario prestare attenzione alla stabilità della potenza; per le applicazioni terapeutiche, la potenza appropriata deve essere selezionata in base alla profondità del trattamento e al fabbisogno energetico. La flessibilità della trasmissione ottica rappresenta un vantaggio importante in tali applicazioni.
Comunicazione e rilevamento: il rilevamento in fibra ottica, il liDAR e la comunicazione ottica spaziale sono applicazioni tipiche. Questi scenari richiedonolaserper garantire elevata affidabilità, adattabilità ambientale e stabilità a lungo termine. La banda dei 1550 nm è diventata la scelta preferita grazie alla sua minima perdita di trasmissione nelle fibre ottiche. Per i sistemi di rilevamento coerenti (come il lidar coerente), è richiesto un laser a polarizzazione lineare con una larghezza di linea estremamente stretta come oscillatore locale.
2. Ordinamento prioritario dei parametri chiave
Di fronte a numerosi parametri, le decisioni possono essere prese in base alle seguenti priorità:
Parametri decisivi: innanzitutto, determinare la lunghezza d'onda e la qualità del fascio. La lunghezza d'onda è determinata dai requisiti essenziali dell'applicazione (caratteristiche di assorbimento del materiale, standard di sicurezza, linee di risonanza atomica) e solitamente non c'è spazio per compromessi. La qualità del fascio determina direttamente la fattibilità di base dell'applicazione. Ad esempio, la lavorazione meccanica di precisione non può accettare laser con un M² eccessivamente elevato.
Parametri prestazionali: in secondo luogo, prestare attenzione alla potenza di uscita e alla larghezza di linea/polarizzazione. La potenza deve soddisfare la soglia energetica o i requisiti di efficienza dell'applicazione. Le caratteristiche di larghezza di linea e polarizzazione vengono determinate in base al percorso tecnico specifico dell'applicazione (ad esempio, se è presente interferenza o raddoppio della frequenza). Parametri pratici: infine, considerare la stabilità (come la stabilità della potenza di uscita a lungo termine), l'affidabilità (tempo di funzionamento senza guasti), il consumo energetico, la compatibilità dell'interfaccia e il costo. Questi parametri influenzano la difficoltà di integrazione e il costo totale di proprietà del laser nell'ambiente di lavoro effettivo.
3. Selezione e giudizio tra monomodale e multimodale
Sebbene questo articolo si concentri sulla modalità singolalaser a fibra, è fondamentale comprendere chiaramente la necessità di scegliere un laser monomodale nella selezione effettiva. Quando i requisiti fondamentali di un'applicazione sono la massima precisione di lavorazione, la minima zona termicamente alterata, la massima capacità di messa a fuoco o la massima distanza di trasmissione, un laser a fibra monomodale è l'unica scelta corretta. Al contrario, se l'applicazione prevede principalmente la saldatura di lamiere spesse, il trattamento superficiale di ampie superfici o la trasmissione ad alta potenza su brevi distanze, e il requisito di precisione assoluta non è elevato, i laser a fibra multimodale possono diventare una scelta più economica e pratica grazie alla maggiore potenza totale e al costo inferiore.
Data di pubblicazione: 12-11-2025