laser de diodo de fibra acoplada

FCD (Diodo Acoplado por Fibra) significa que a luz gerada pelo laser de múltiplos díodos é acoplada em uma fibra multimodo de núcleo único por uma matriz de lente micro, a fim de fornecer luz para o local de destino.
Os lasers de diodo de fibra acoplada (também chamados de fibra integrada) têm várias vantagens:
A luz que sai da fibra tem um perfil de intensidade circular e suave (homogeneizado) e uma qualidade de feixe simétrico, o que é, em muitos casos, muito conveniente. Por exemplo, óticas menos sofisticadas são necessárias para gerar um ponto de bomba circular para um laser de estado sólido bombeado por fim.
Torna-se possível remover os díodos laser juntamente com as suas disposições de arrefecimento, e. de uma cabeça de laser de estado sólido, que pode então ser mais compacta, e mais espaço é deixado para outras partes neste local.
Lasers de diodo com fibra acoplada defeituosos podem ser facilmente substituídos sem alterar o alinhamento do dispositivo onde a luz é usada.
Os dispositivos acoplados à fibra podem ser facilmente combinados com outros componentes de fibra ótica.

1. Onda contínua, alta potência
2. Distribuição uniforme de energia
3. Baixa taxa de dano
4. Vida útil até 50 milhões de tiros

Proporção de volume = 1: 15

1 O canal de resfriamento ampliado evita o bloqueio do micro-canal, o que garante o resfriamento de forma eficaz.

2 Com um volume maior de gerador de laser, o fluxo de calor diminuído evita danos térmicos ao laser.

Saiba mais sobre a Fibra HR, Fibra HR XL e Fibra HR II acoplada à fibra laser diodo máquina depiladora.

Tipos de lasers de diodo de fibra acoplada

Muitos lasers de díodo são assim vendidos em forma de acoplamento de fibra, com óptica de acoplamento de fibra robusta (por exemplo, um acessório de fibra soldada a laser permanente) incorporada no pacote de laser. As fibras e técnicas usadas diferem muito para diferentes lasers de diodo:

O caso mais simples é o de um VCSEL (laser de emissão de superfície de cavidade vertical), que geralmente emite um feixe com alta qualidade de feixe, divergência de feixe moderado, sem astigmatismo e um perfil de intensidade circular. Uma lente esférica simples é suficiente para visualizar o ponto de emissão no núcleo de uma fibra monomodo. A eficiência do acoplamento pode ser da ordem de 70 a 80%. Também é possível acoplar diretamente a fibra à superfície de emissão do VCSEL.

Os pequenos diodos laser emissores de borda também emitem em um único modo espacial, assim, em princípio, também permitindo um acoplamento eficiente a uma fibra monomodo. No entanto, a eficiência do acoplamento pode ser significativamente degradada pela elipticidade do feixe, se uma lente esférica simples for usada. Além disso, a divergência do feixe é relativamente alta em pelo menos uma direção, exigindo uma lente com abertura numérica relativamente alta. Outro problema é o astigmatismo da saída do diodo, particularmente para os diodos guiados por ganho; isto pode ser compensado com uma lente cilíndrica fraca adicional. Com potências de saída de até algumas centenas de miliwatts, os LDs guiados por ganho de acoplamento de fibra podem ser usados para, por exemplo, bombear amplificadores de fibra dopados com érbio.

Diodos de laser de área ampla são espacialmente multimodo na direção longa do emissor. Se um feixe circular for simplesmente modelado com uma lente cilíndrica (por exemplo, uma lente de fibra, consulte a Figura 3) e depois for lançado em uma fibra multimodo, muito do brilho será perdido, porque a alta qualidade de feixe na direção rápida do eixo não ser utilizado. Um poder de, e. 1 W pode ser lançado em uma fibra multimodo com um diâmetro de núcleo de 50 μm e uma abertura numérica (NA) de 0,12. Isto é suficiente, e. para bombear um laser a granel de baixa potência, e. laser de amicrochip. Até mesmo uma potência lançada de 10 W é possível.

Uma técnica aprimorada para lasers de área ampla é baseada na remodelação do feixe para uma qualidade de feixe simetrizado (e não apenas raio de feixe simetrizado) antes do lançamento. Isso permite um maior brilho.

Para as barras de diodos (matrizes de diodos), o problema da qualidade do feixe assimétrico é ainda mais severo. Aqui, as saídas de emissores individuais podem ser acopladas em fibras separadas de um feixe de fibras. As fibras estão dispostas em uma matriz linear no lado da barra de diodo, mas como uma matriz circular na extremidade de saída. Alternativamente, algum tipo de shaper de feixe para simetrizar a qualidade do feixe pode ser usado antes de ser lançado em uma única fibra multimodo. Isto pode ser feito, e. com um shaper de dois espelhos ou com alguns elementos micro-ópticos. É possível, e. para acoplar 30 W numa fibra com um diâmetro de núcleo de 200 μm (ou mesmo 100 μm) e um NA de 0,22. Um tal dispositivo pode ser utilizado para, por exemplo, bombear o laser anNd: YAG ou Nd: YVO4 com aproximadamente 15 W de potência de saída.

Para pilhas de diodos, fibras com diâmetros de núcleo ainda maiores são usadas. É possível, e. para acoplar centenas de watts (ou mesmo vários kilowatts) de potência ótica a uma fibra com diâmetro interno de 600 μm e NA = 0,22.

Desvantagens do acoplamento de fibra

Algumas desvantagens potenciais dos lasers de diodo de fibra acoplada, em comparação com os lasers de emissão de espaço livre, são:

1. O custo é maior. Isso pode ser compensado, no entanto, pela economia de processamento e entrega de feixes mais simples.
2. A potência de saída é ligeiramente reduzida e, mais importante, o brilho. A perda de brilho pode ser substancial (mais do que uma ordem de magnitude) ou bastante pequena, dependendo da técnica de acoplamento de fibra. Em alguns casos, isso pode não importar, mas em outros casos, apresenta desafios significativos, e. para o projeto de um laser a granel bombeado por diodo ou um laser de fibra de alta potência.
3. Na maioria dos casos (particularmente com fibras multimodo), a fibra não mantém a polarização. A saída de fibra será então parcialmente polarizada, e o estado de polarização pode mudar quando a fibra é movida ou a temperatura muda. Isto pode causar problemas substanciais de estabilidade dos lasers de estado sólido bombeados por díodo quando a absorção da bomba é dependente da polarização (como em, por exemplo, Nd: YVO4).