1550 nm: n kuitulaserien käyttö

1550 nm kuitulaseriton puolivälissä infrapuna-laser, joka perustuu Erbium-seostettuun kuituun (EDF) tai ER\/YB-seostettuun kuituun (ER\/YB-seostettu kuitu). Koska sen aallonpituus on silmä-turvallisella alueella ja vastaa erittäin pienimmistä häviöikkunoista (~ 0. 2 dB\/km), 1550 nm: n lasereita käytetään laajasti optisessa viestinnässä, Lidarissa, lääketieteellisessä hoidossa, teollisuuskäsittelyssä ja kansallisessa puolustuksessa.

Viime vuosina kuitulasertekniikan nopea kehityksen myötä 1550 nm: n laserit ovat tehneet merkittäviä läpimurtoja tehon, säteen laadun ja virattavuuden suhteen. Tämä artikkeli esittelee systemaattisesti 1550 nm: n kuitulaserien tekniset periaatteet ja ydinetut ja käsittelee yksityiskohtaisesti sen erityisiä sovelluksia eri toimialoilla. Lopuksi se odottaa tulevia kehityssuuntauksia.

1550 nm: n kuitulaserien tekniset periaatteet ja edut
1. työperiaate
1550 nm: n kuitulaserit käyttävät yleensä Erbium-seostettua kuitua vahvistusväliaineena ja 980 nm tai 1480 nm: n laser diodeina (LDS) pumpun lähteinä. Kun Erbium -ionit (er³⁺) absorboi pumpun valon energian, energian tason siirtymiä tapahtuu ja säteilee laservaloa aallonpituudella 1550 nm rentoutumisen aikana. Sen energiatason siirtymäprosessia voidaan yksinkertaistaa seuraavasti:

Perustila (⁴i₁₅\/₂) → viritetty tila (⁴i₁₃\/₂): 1550 nm fotonit luodaan ei-radiatiivisten siirtymien kautta.

Erbium-ytterbium-seostettuissa kuiduissa Ytterbium-ionit (yb³⁺) voivat parantaa pumpun absorptiotehokkuutta ja lisätä laserin lähtötehoa.

2. tekniset edut

Verrattuna muihin aallonpituuslasereihin (kuten 1064 nm, 10,6 μm co₂ -lasereita), 1550 nm: n kuitulasereilla on seuraavat edut:

Silmien turvallisuus

Verkkokalvon vaarakerroin (MPE, suurin sallittu altistuminen) 1550 nm: n laserista on paljon alhaisempi kuin näkyvän valon ja lähi-infrapunalaserien (kuten 1064 nm), mikä tekee siitä turvallisemman avoimissa ympäristöissä (kuten Lidar, sotilassovellukset).

Alhainen kuidunsiirtohäviö

155 0 NM sijaitsee kvartsikuitun (C-kaista, 1530-1565 nm) kolmannessa siirtoikkunassa, ja häviö vain noin 0,2 dB\/km, mikä soveltuu pitkän matkan optiseen viestintään.

Kaukovaran laatu ja vakaus

Kuitulaserin aaltojohtorakenne antaa sille säteen laadun lähellä diffraktiorajaa (m²Ä1), joka soveltuu tarkkuuden koneistukseen ja optiseen tunnistukseen.

Viritettävyys ja kapea linjan leveys

Kuiturauhiutan (FBG) tai viritettävän suodattimen, aallonpituuden virittämisen (kuten 1520-1620 nm) ja KHz-tason kapean viivanleveyden lähdön avulla voidaan saavuttaa, mikä soveltuu koherenttiin optiseen viestintään ja laserspektroskopiaan.

Suuritehoisuus

Pääoskillaattorin tehovahvistimen (MOPA) rakennetta käyttämällä 1550 nm: n kuitulaser voi saavuttaa watti-tason kilowattitason tuotoksen, joka täyttää teollisuusleikkauksen tarpeet, lidar jne.

1550 nm: n kuitulaserien pääsovellukset
1. Kuituoptinen viestintä ja tiedonsiirto
1550 nm on optisen viestinnän ydin aallonpituus, ja sen tärkeimpiin sovelluksiin sisältyy:

(1) pitkän matkan kuituoptinen viestintä
1550 nm: n laserien alhaiset häviöominaisuudet tekevät siitä edullisen valonlähteen sukellusveneiden optisille kaapeleille ja mannertenvälisille viestinnälle. Esimerkiksi Trans-Tyynenmeren sukellusveneen optinen kaapelijärjestelmä käyttää pääasiassa tiheää aallonpituusjako-multipleksointi (DWDM) -tekniikkaa C-kaistalla (1530-1565 nm), ja yhden kuidun siirtokapasiteetti voi saavuttaa yli 100 TBPS.

(2) tiheä aallonpituuden jako -multipleksointi (DWDM)
Tietokeskuksissa ja 5G-verkoissa DWDM-tekniikka käyttää useita aallonpituuskanavia (kuten 40\/80\/160 kanavia) lähellä 1550 nm nopeaa tiedonsiirtoa ja parantamaan kuidun kaistanleveyden käyttöä.

(3) Johdonmukainen optinen viestintä
Kapea viivaleveys 1550 nm laserit (linjanleveys<100 kHz) combined with high-order modulation formats (such as QPSK, 16-QAM) can achieve a single-wavelength transmission rate of more than 100 Gbps, and are widely used in backbone networks and metropolitan area networks.

14. Lidar ja kaukokartoitus
(1) Autonominen ajo -lidar
Verrattuna 905 nm: n lidariin, 1550 nm: n lidarilla on voimakkaampi ilmakehän tunkeutuminen ja silmäturvallisuus, ja siitä on tullut valtavirran valinta huippuluokan autonomiseen ajamiseen (kuten Waymo ja Luminar). Esimerkiksi Luminar's Iris Lidar käyttää 1550 nm: n kuitulaseria, jonka havaitsemisetäisyys on jopa 250 metriä.

(2) Ilmakehän kaukokartoitus ja meteorologinen seuranta
Differentiaalinen absorptio LIDAR (DIAL) käyttää 1550 nm: n lasereita vesihöyryn (H₂O) ja hiilidioksidin (CO₂) pitoisuuksien havaitsemiseen ilmastotutkimuksen ja pilaantumisen seurannan ilmakehässä.

3. Lääketieteellinen ja biokuvaus
(1) Laser kauneus- ja ihonkäsittely
1550 nm: n ei-ablatiiviset fraktiolaserit (kuten fraxel) voivat stimuloida kollageenien uudistumista ja niitä käytetään kosmeettisissa sovelluksissa, kuten ryppyjen poistamisessa ja arpien korjaamisessa.

Verisuonikäsittelyssä 1550 nm: n laserit voivat selektiivisesti lämmittää hemoglobiinia hämähäkkien ja suonensisäisten suonien suljettuun käsittelyyn.

(2) Optinen koherenssitomografia (OCT)
1550 nm: n lokakuun järjestelmillä (kuten oftalminen OCT) on syvempi kudoksen tunkeutumissyvyys (~ 2 mm), ja niitä voidaan käyttää verkkokalvon sairauksien ja glaukooman varhaisessa diagnoosissa.

4. Teollisuuden käsittely ja tunnistus
(1) Tarkkuusmateriaalin käsittely
1550 nm: n laserit soveltuvat muovien ja polymeerikalvojen hienoon leikkaamiseen ja merkitsemiseen, ja niitä käytetään laajasti elektronisessa pakkauksessa ja joustavassa piirin valmistuksessa.

(2) kuidun optinen tunnistus
1550 nm: n anturit, jotka perustuvat kuitu Bragg -ritivoihin (FBG), voidaan käyttää venymän ja lämpötilan muutosten seuraamiseen rakenteissa, kuten siltoissa, lentokoneissa ja öljyputkissa rakenteellisen terveyden seurannan (SHM) saavuttamiseksi.

5. Puolustus ja turvallisuus
(1) Vapaan avaruusoptinen viestintä (FSO)
1550 nm: n laserhakemuksen (LPI) ominaisuuksien (LPI) ominaispiirteiden aiheuttama ja alhainen todennäköisyys tekevät siitä ihanteellisen valinnan sotilaalliselle luottamukselliselle viestinnälle.

(2) infrapuna -vastatoimet ja laser sokea
Suuritehoinen 1550 nm: n laser voidaan käyttää häiritsemään infrapunaohjattuja ohjuksia tai ei-tappavana laserhähähdyttävänä aseena.

Tulevat kehityssuuntaukset
Ultraopea kuitulaserit
1550 nm femtosekunnin laserilla on laajat sovellusnäkymät epälineaarisessa optiikassa (kuten terahertsin sukupolvi) ja mikro-nano-prosessoinnissa.
Fotoninen integraatio ja piilifotonia
1550 nm piifotoniikkaan perustuvat laser -sirut voivat vähentää optisten viestintämoduulien kustannuksia ja edistää optisen yhteyden kehittämistä tietokeskuksissa.
Kvanttiviestintä ja tietojenkäsittely
1550 nm yksittäiset fotonilähteet ovat suurta arvoa kvanttivaimeen jakaumassa (QKD) ja optisessa kvanttilaskennassa.

1550 nm: n kuitulaserista on tullut avainteknologioita optisessa viestinnässä, LIDAR-, lääketieteellisissä ja puolustuskenttiissä niiden etujen, kuten silmäturvallisuuden, alhaisen menetyksen ja kaukovaran laadun vuoksi. Tulevaisuudessa ultrasasterien, fotonisen integraation ja kvanttiketekniikan kehittämisen myötä 1550 nm: n kuitulaserien sovellusalue laajennetaan edelleen, edistäen jatkuvaa innovaatiota Optoelektroniikkateollisuudessa.

Yhteystiedot:

Jos sinulla on ideoita, puhu rohkeasti meille. Riippumatta siitä, missä asiakkaamme ovat ja mitkä ovat vaatimuksemme, noudatamme tavoitteemme tarjotaksemme asiakkaillemme korkealaatuisia, alhaisia ​​hintoja ja parasta palvelua.