ファイバ結合ダイオードレーザとは何ですか？
FCD（Fiber Coupled Diode）とは、複数のダイオードレーザで生成された光が、マイクロレンズアレイによってシングルコアマルチモードファイバに結合され、光を目的の場所に届けることを意味します。
ファイバ結合（ファイバ一体型）ダイオードレーザにはいくつかの利点があります。
ファイバを出る光は、円形で滑らかな（均質化された）強度プロファイルと対称的なビーム品質を有し、多くの場合非常に便利である。例えば、エンドポンピングされた固体レーザのための円形ポンプスポットを生成するためにより精巧でない光学系が必要とされる。
レーザダイオードをそれらの冷却構成と共に取り外すことが可能になる。よりコンパクトにすることができ、この場所の他の部分にはより多くのスペースが残る。
ファイバー結合型ダイオードレーザーの欠陥は、光が使用される装置の位置合わせを変更することなく容易に置き換えることができる。
ファイバ結合デバイスは、他の光ファイバコンポーネントと簡単に組み合わせることができます。
ファイバ結合ダイオードレーザの種類
したがって、多くのダイオードレーザは、レーザパッケージに組み込まれた強固なファイバ結合光学系（例えば、永久レーザ溶接ファイバアタッチメント）を有するファイバ結合形態で販売されている。使用されるファイバおよび技術は、異なるダイオードレーザに対して非常に異なる：
最も単純なケースは、通常、高ビーム品質、中程度のビーム発散、非点収差および円形強度プロファイルを有するビームを放射するVCSEL（垂直共振器面発光レーザ）のものである。シングルモードファイバのコアに放射スポットを結像させるには、単純な球面レンズで十分である。カップリング効率は、70〜80％程度であり得る。ファイバをVCSELの放射面に直接結合（突き合わせ結合）することも可能である。
小さな端面発光レーザダイオードも単一の空間モードで放射するので、原則として単一モードファイバへの効率的な結合も可能になる。しかしながら、単純な球面レンズを使用すると、ビームの楕円率によって結合効率が著しく低下する可能性がある。また、ビーム発散は、少なくとも1つの方向において比較的高く、相対的に高い開口数を有するレンズを必要とする。別の問題は、特に利得誘導ダイオードの場合、ダイオード出力の非点収差である。これは追加の弱いシリンドリカルレンズで補うことができる。最大数百ミリワットの出力パワーで、ファイバ結合された利得導波型LDは、例えば、エルビウムドープファイバ増幅器をポンピングするために使用することができる。
広域レーザダイオードは、エミッタの長手方向に空間的にマルチモードである。円形ビームが円柱レンズ（例えば、ファイバレンズ、図3参照）で単純に成形され、マルチモードファイバに入射すると、高速軸方向の高いビーム品質が得られないため、多くの輝度が失われる。利用される。例えば、 1 Wは、コア径50μm、開口数（NA）0.12のマルチモードファイバに入射することができます。これは、例えば十分である。低電力のバルクレーザをポンピングするためのものである。マイクロチップレーザー。 10Wの投入電力でも可能です。
広域レーザーのための改良された技術は、打ち上げ前に対称化されたビーム品質（および対称化されたビーム半径だけでなく）に対してビームを再形成することに基づいている。これにより、より高い輝度が可能になる。
ダイオードバー（ダイオードアレイ）の場合、非対称ビーム品質の問題はさらに深刻である。ここでは、個々のエミッタの出力をファイバ束の別々のファイバに結合することができる。ファイバは、ダイオードバーの側では線形アレイに配置されていますが、出力側には円形アレイとして配置されています。あるいは、単一のマルチモードファイバに入射する前に、ビーム品質を対称化するための何らかの種類のビーム整形器を使用してもよい。これは、例えば、 2つの鏡のビームシェイパーまたはいくつかのマイクロ光学素子を備えている。可能である。 200μm（またはさらには100μm）のコア直径および0.22のNAを有するファイバに30Wを結合する。このようなデバイスは、例えば約15Wの出力電力でNd：YAGまたはNd：YVO4レーザをポンピングするために使用することができる。
ダイオードスタックの場合、より大きなコア直径を有するファイバが使用される。可能である。数百ワット（または数キロワット）の光パワーを、600μmのコア直径およびNA = 0.22のファイバに結合することができる。
ファイバカップリングの欠点
自由空間発光レーザと比較して、ファイバ結合型ダイオードレーザのいくつかの潜在的な欠点は、
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- コストはより高いです。しかしながら、これは、より単純なビームの処理および供給からの節約によって相殺され得る。
- 出力電力はわずかに減少し、さらに重要なことに、輝度が低下する。明るさの損失は、ファイバカップリングの技術に依存して、かなり（1桁以上）またはかなり小さくなり得る
- 場合によっては、これは重要ではないかもしれないが、他の場合には、例えば、ダイオード励起バルクレーザまたは高出力ファイバレーザの設計に適している。
- ほとんどの場合（特にマルチモードファイバの場合）、ファイバは偏波を維持しません。ファイバ出力は、通常、部分的に分極され、ファイバが移動したり、温度が変化したりすると、偏光状態が変化することがある。これは、ポンプ吸収が偏光依存性である場合（例えば、Nd：YVO4のように）、ダイオード励起固体レーザの実質的な安定性の問題を引き起こす可能性がある。
ファイバ結合ダイオードレーザの技術的特徴
- 連続波、高出力
- 均一なエネルギー分布
- 低損傷率
- 最大5千万ショットの寿命
なぜ均一なエネルギー分布ですか？
ファイバ結合ダイオードレーザは、より穏やかで効果的な脱毛のために、小さな発散角で均一なエネルギー分布で設計されています。
なぜFCDの寿命が長いのですか？
体積比= 1：15
1拡大した冷却チャネルはマイクロチャネルの閉塞を防ぎ、効率的に冷却を行います。
2レーザージェネレーターの容積を大きくすると、熱流束が減少し、レーザーの熱的損傷が防止されます。
