Wie wirkt sich ein Gerät, das mehrere Laserstrahlen zu einem einzigen kombiniert, auf die Leistung von Faserlasern aus? Dieser Artikel befasst sich mit Faserkombinatoren, die für die Maximierung der Laserausgangsleistung und Strahlqualität unerlässlich sind. Der Leser erfährt etwas über die verschiedenen Arten von Faserkombinatoren, ihre Funktionen und wie sie hergestellt werden, um eine optimale Leistung in Lasersystemen zu gewährleisten. Gewinnen Sie einen Einblick in diese wichtige Technologie und ihre Anwendungen zur Verbesserung des Laserbetriebs.
Der LWL-Kombinierer ist eine Art von LWL-Verbindungsgerät, das die LWL-Präzisionsfusionstechnologie nutzt, um die Kopplung der optischen Energie von der sendenden zur empfangenden Glasfaser zu maximieren und gleichzeitig die Auswirkungen auf das System zu minimieren, die durch seine Anwesenheit im optischen Pfad entstehen.
Der Faserkombinator spielt in Faserlasersystemen eine entscheidende Rolle. Seine Qualität wirkt sich nicht nur direkt auf die Leistung und Strahlqualität des Faserlasers aus, sondern ist auch eine entscheidende Garantie für den sicheren und stabilen Betrieb des Lasers.
Basierend auf ihrer Funktion können Faserkombinatoren in zwei Typen eingeteilt werden: Leistungskombinatoren und Pumpkombinatoren.
Pumpenkombinierer
Stromverteiler
Faserkombinatoren lassen sich auch anhand ihrer Zusammensetzung in zwei Typen einteilen: N×1-Faserkombinierer ohne Signalfaser und (N+1)×1-Faserkombinierer mit einer Signalfaser.
Der (N+1)×1-Faserkombinierer unterscheidet sich vom N×1-Kombinierer dadurch, dass er eine Signalfaser in seiner Mitte enthält. Während des Herstellungsprozesses müssen N optische Fasern präzise und symmetrisch um die Signalfaser angeordnet werden, die als Eingang für das Signallicht dient.
Sowohl der Leistungskombinierer als auch der Pumpkombinierer fallen unter die Kategorie der N×1-Kombinierer. Die spezifische Funktion hängt von dem Modell der N-Kanal-Eingangsfasern ab.
Wenn es sich bei den N-Kanal-Fasern um Singlemode-Fasern oder Fasern mit großem Modenfeld handelt, können sie direkt an N-Laser angeschlossen werden, um die Ausgangsleistung des Lasers zu erhöhen, so dass ein Leistungskombinierer entsteht.
Wenn es sich bei den N-Kanal-Fasern um Multimode-Fasern handelt, werden sie mit N Pumpquellen verbunden, um die Pumpleistung des Lasers zu erhöhen, und bilden einen Pumpkombinierer.
N × 1 optischer Faserkombinierer
(N+1) × 1-Strahlkombinierer werden speziell für Pumpstrahlen verwendet und sind vor allem in faseroptischen Verstärkersystemen zu finden.
Die zentrale Faser im Combiner ist eine Singlemode-Faser, die das Signallicht überträgt, während die N umgebenden Multimode-Fasern als Pumpfasern für die Übertragung des Pumplichts dienen.
Diese Art von Kombinator wird üblicherweise in MOPA-Konfigurationen (Master Oscillator Power Amplifier) verwendet.
(N+1) × 1 Lichtwellenleiter-Kombinator
Die zentrale Faser des Side-Pump-Combiners dient als Signalfaser, und ihr Kern ist ein Singlemode- oder Quasi-Singlemode-Wellenleiter für die Laserübertragung. Die sechs peripheren Fasern werden für die Übertragung von Pumplicht verwendet.
Sobald diese sieben optischen Fasern in der richtigen Reihenfolge angeordnet sind, werden sie verschmolzen, herausgezogen und mit der doppelummantelten optischen Ausgangsfaser verbunden.
Endgepumpter Kombinierer Faserkombinierer
Der Hauptunterschied zwischen einem Side-Pump-Combiner und einem End-Pump-Combiner besteht darin, dass die Pumpfaser in einem Side-Pump-Combiner mit dem Mantel der Signalfaser verbunden ist, ohne geschmolzen oder verjüngt zu werden, während in einem End-Pump-Combiner die Signalfaser geschmolzen und verjüngt wird.
Daher ist die Signalübertragung eines Side-Pump-Combiners prinzipiell besser als die eines End-Pump-Combiners.
Seitlich gepumpter Faserkombinator
Der Leistungskombinator hat eine Grundstruktur, die aus drei Teilen besteht: Eingangsfaser, Fused-Taper-Faserbündel und Ausgangsfaser.
Grundlegende Struktur eines Leistungskombinators
Um sicherzustellen, dass das Faserbündel mit der Ausgangsfaser verschmilzt und sich gut verjüngt, muss der Querschnitt des Faserbündels kreisförmig sein, und die Pumpfasern müssen in einem bestimmten geometrischen Muster angeordnet sein, typischerweise in einer regelmäßigen sechseckigen Form.
Während des Herstellungsprozesses werden die Eingangsfaserbündel zunächst zusammengesetzt und dann verschmolzen und verjüngt, um ein verschmolzenes konisches Faserbündel zu bilden. Die Verjüngung des verschmolzenen Faserbündels wird dann geschnitten und mit der Ausgangsfaser verschmolzen.
Eine robuste Gehäuse- und Wärmeableitungsstruktur soll die Stabilität und Langlebigkeit des Strahlkombinators gewährleisten. Als Gehäusehülle wird in der Regel Kupfer oder Aluminium mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet, und je nach Bedarf kann ein Wasserkühlsystem in das Metallgehäuse integriert werden.
Faserlaser verbinden Faserbauteile durch Schweißen. Eine hohe Qualität der Faserverschmelzung ist entscheidend, um eine höhere Leistung zu erzielen. Allerdings treten während des Schweißvorgangs unweigerlich Verluste auf. Schweißverfahrendie im Laufe der Zeit Licht und Wärme ansammeln, was zu einer Verschlechterung der Strahlqualität oder zur Beschädigung der optischen Komponenten führen kann.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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