С нарастващата изходна мощност на индустриалните лазери, как безопасно, ефикасно, на дълги разстояния и гъвкаво да се предават високоенергийни лазери се превърна в ключ за насърчаване на задълбочено приложение и развитие на лазерната технология в областта на индустрията, научните изследвания и медицинско лечение. Технологията с влакна за лазерно предаване на енергия с голям диаметър на сърцевината несъмнено е ефективен начин за отключване на „последния метър“ на лазера за точно достигане на сцената на приложение.
Какво е голям диаметър на сърцевината? Това означава, че диаметърът на сърцевината е по-голям от 50 μm, в сравнение с традиционните едномодови влакна, диаметърът на сърцевината обикновено е 9 ~ 10 μm. защо да използвам голям диаметър на сърцевината? Големият диаметър на сърцевината може ефективно да увеличи площта на полето на оптичния режим, да намали нелинейните ефекти и да подобри качеството на лъча; най-важното е, че влакното може да издържи на оптичната мощност и размерът на полето на режима е пропорционален на размера на диаметъра на сърцевината, може ефективно да подобри прага на повреда на влакното, така че оптичното влакно с голям диаметър на сърцевината е станало неизбежно. Следното е кратко въведение в няколко основни влакна за лазерно предаване на енергия с голям диаметър на ядрото.
Конвенционално влакно с голям диаметър на сърцевината
Конвенционално влакно с голям диаметър на сърцевината, структура и традиционно едномодово влакно, от сърцевината и облицовката две части от композицията, размерът на сърцевината е по-голям, за кварцово стъкло с висока чистота, материалите за облицовка могат да избират пластмаса или флуор с висока чистота (F) кварцово стъкло. Пластмасова облицовка висока якост на опън, устойчивост на радиация; F-легираната стъклена облицовка има по-висока честотна лента и по-ниски загуби.
В промишлеността конвенционалните влакна с голям диаметър на сърцевината са най-разпространеният тип влакна за лазерно предаване на енергия и се използват широко в областта на термичната обработка на повърхността на материалите, лазерното заваряване и лазерното рязане. От медицинска гледна точка влакното с голям диаметър на сърцевината може да се прилага при ендоскопска лазерна литотрипсия и лечение на простата поради характеристиките си на високо енергийно предаване, изолация и огъване.
Снимка на конвенционална влакнеста структура с голям диаметър на сърцевината и нейното напречно сечение (Източник: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
Хомогенизирано влакно със специална структура с голям диаметър на сърцевината
В сравнение с конвенционалното оптично влакно с голям диаметър на сърцевината, оптичното влакно с хомогенизираща специална структура с голям диаметър на сърцевината, основно структурата на сърцевината се променя, вече не е традиционното кръгло, като правоъгълно ядро, квадратно ядро, шестоъгълно ядро, осмоъгълно ядро, тороидално ядро и така нататък, може да отговори на нуждите на различни сценарии на приложение. Неговата уникална структура на сърцевината, за постигане на хомогенизиран изходен лъч с плосък връх, в сравнение с конвенционалното извеждане на енергия от влакна с голям диаметър на сърцевината, концентрирана в центъра на гауссовия лъч, може да направи лазера и ролята на материала по-равномерни, докато равномерното разпределение на енергията на лазера също така подобрява прага на повреда на влакното като цяло, в лазерното заваряване от висок клас, топлинна обработка, повърхностно почистване, фотолитография и обработка на полупроводникови пластини и т.н., е много изгодно.
Представете част от напречното сечение на хомогенизиращо влакно със специална структура с голям диаметър на сърцевината (източник: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
Микроструктурни влакна
Известно също като фотонно кристално влакно, неговото напречно сечение има сложно разпределение на индекса на пречупване, обикновено периодично подреждане на легирани стъклени материали или въздушни отвори, има две основни категории твърдо ядро и празно ядро. Тук се фокусираме върху микроструктурирани оптични влакна с куха сърцевина, главно три вида Bragg влакна с куха сърцевина, фотонни влакна с куха сърцевина и антирезонансни влакна с куха сърцевина, от които Bragg влакна с куха сърцевина се използват главно в областта на сензорите, докато фотонни влакна с куха сърцевина и антирезонансни влакна с куха сърцевина, които не само показват изключителен потенциал в областта на сензорите, но също така са били широко използвани в редица авангардни научни и технологични области, като пренос на енергия и високо - бързи комуникации.
В сравнение с влакната с твърда сърцевина, влакната с куха сърцевина имат въздушна сърцевина, характеристика, която им дава предимството на ниска дисперсия и ниски нелинейни ефекти, като по този начин се гарантира, че се поддържа добро качество на точковия изход по време на предаване. В същото време неговият висок праг на повреда осигурява солидна поддръжка за различни високомощни лазерни приложения.
