De vezelcombinator: Een essentieel onderdeel van fiberlasers

Welke invloed heeft een apparaat dat meerdere laserstralen combineert tot één, op de prestaties van fiberlasers? Dit artikel duikt in vezelcombinatoren, die essentieel zijn voor het maximaliseren van het laservermogen en de straalkwaliteit. Lezers leren over verschillende soorten vezelcombinatoren, hun rol en hoe ze worden gemaakt om optimale prestaties in lasersystemen te garanderen. Krijg inzicht in deze cruciale technologie en de toepassingen ervan bij het verbeteren van laseroperaties.

Inhoudsopgave

De optische vezelcombinator is een type optische vezelverbindingsapparaat dat gebruik maakt van optische vezelprecisiefusietechnologie om de koppeling van optische energie van de zendende optische vezel naar de ontvangende optische vezel te maximaliseren en tegelijkertijd de eventuele impact op het systeem van zijn aanwezigheid in het optische pad te minimaliseren.

De fiber combiner speelt een cruciale rol in fiberlasersystemen. De kwaliteit ervan heeft niet alleen een directe invloed op het vermogen en de straalkwaliteit van de fiberlaser, maar biedt ook een cruciale garantie voor de veilige en stabiele werking van de laser.

vezelcombinator

Classificatie van optische vezelcombinatoren

Op basis van hun functie kunnen vezeldoorvoercombinatoren worden onderverdeeld in twee types: vermogencombinatoren en pompcombinatoren.

  • De pompcombinator combineert meerdere pompstralen in een enkele optische vezel voor uitvoer. Het primaire doel is om het pompvermogen te verhogen.
  • De Power Combiner combineert meerdere single-mode lasers in een enkele optische vezel voor output, met als doel het uitgangsvermogen van de laser te verhogen.

Pomp Combinator

Vermogen combiner

Vermogen combiner

Vezelcombineerders kunnen op basis van hun samenstelling ook worden ingedeeld in twee typen: N×1 vezelcombinatoren zonder signaalvezel en (N+1)×1 vezelcombinatoren met een signaalvezel.

De (N+1)×1 vezelcombinator verschilt van de N×1 combinator doordat er een signaalvezel in het midden ligt. Tijdens het fabricageproces moeten N optische vezels nauwkeurig en symmetrisch worden gerangschikt rond de signaalvezel, die dient als ingang voor het signaallicht.

Zowel de vermogenstransformator als de pompcombinator vallen onder de categorie N×1 combinatoren. De specifieke functie hangt af van het model van de N-kanaals ingangsvezels.

Als de N-kanaalsvezels singlemode vezels of vezels met een groot modusveld zijn, kunnen ze direct worden aangesloten op N-lasers om het uitgangsvermogen van de laser te verhogen, wat resulteert in een vermogenscombinator.

Als de N-kanaalsvezels multimodevezels zijn, worden ze aangesloten op N pompbronnen om het pompvermogen van de laser te vergroten en zo een pompcombinator te vormen.

N × 1 optische vezelcombinator

N × 1 optische vezelcombinator

(N+1) × 1 bundelcombinatoren worden specifiek gebruikt voor pompbundels en worden voornamelijk aangetroffen in optische vezelversterkingssystemen.

De centrale vezel in de combiner is een singlemode vezel die het signaallicht uitzendt, terwijl de N omringende multimode vezels dienen als de pompvezels voor de overdracht van het pomplicht.

Dit type combiner wordt vaak gebruikt in MOPA-configuraties (Master Oscillator Power Amplifier).

(N+1) × 1 optische vezelcombinator

(N+1) × 1 optische vezelcombinator

Combinator voor zijpompen en eindpompen

De middenvezel van de side-pump combiner dient als de signaalvezel en de kern is een singlemode of quasi singlemode golfgeleider ontworpen voor lasertransmissie. De zes perifere vezels worden gebruikt om pomplicht door te geven.

Zodra deze zeven optische vezels op volgorde zijn gerangschikt, worden ze samengesmolten, uitgetrokken en samengevoegd met de dubbel beklede optische vezel aan de uitgang.

Eindgepompte combiner vezelcombiner

Het belangrijkste verschil tussen een side-pump combiner en een end-pump combiner is dat de pompvezel in een side-pump combiner is bevestigd aan de bekleding van de signaalvezel zonder te smelten of taps te lopen, terwijl in een end-pump combiner de signaalvezel wordt gesmolten en taps loopt.

Hierdoor is de signaaloverdracht van een zijpomptuner in principe superieur aan die van een eindpomptuner.

Zijwaarts gepompte vezelcombinator

Zijwaarts gepompte vezelcombinator

Fabricage van straalcombinator

De vermogensschakelaar heeft een basisstructuur die uit drie delen bestaat: ingangsvezel, gesmolten conische vezelbundel en uitgangsvezel.

Basisstructuur van vermogenstransformator

Basisstructuur van vermogenstransformator

Om ervoor te zorgen dat de vezelbundel goed versmelt en taps toeloopt met de uitgangsvezel, moet de doorsnede van de vezelbundel cirkelvormig zijn en moeten de pompvezels in een specifiek geometrisch patroon worden gerangschikt, meestal in een regelmatige zeshoekige vorm.

Tijdens het fabricageproces worden de ingangsvezelbundels eerst samengevoegd en vervolgens versmolten en taps gemaakt om een versmolten taps toelopende vezelbundel te vormen. De taps toelopende taille van de versmolten taps toelopende vezelbundel wordt dan gesneden en versmolten met de uitgangsvezel.

Er wordt een robuuste verpakking en warmteafvoerstructuur ontworpen om de stabiliteit en levensduur van de bundelcombinator te garanderen. Koper of aluminium, met een hoog warmtegeleidingsvermogen, wordt meestal gebruikt als omhulsel van de verpakking en indien nodig kan een waterkoelsysteem in de metalen verpakking worden geïntegreerd.

Vezellasers verbinden vezelapparaten door middel van lassen. Fusielassen van hoge kwaliteit is cruciaal om een hoger vermogen te bereiken. Er treden echter onvermijdelijk verliezen op tijdens het lasprocesdie na verloop van tijd licht en warmte accumuleren, wat kan leiden tot een verslechtering van de straalkwaliteit of schade aan optische onderdelen.

Vergeet niet: sharing is caring! : )
Shane
Auteur

Shane

Oprichter van MachineMFG

Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.

Volgende

H Beam Maten en Gewichtstabel

Heb je je ooit afgevraagd wat de verborgen wereld is van H-balken? In dit boeiende artikel ontrafelen we de mysteries achter deze essentiële constructiecomponenten. Onze deskundige werktuigbouwkundige...
MachineMFG
Til uw bedrijf naar een hoger niveau
Abonneer je op onze nieuwsbrief
Het laatste nieuws, artikelen en bronnen, wekelijks naar je inbox gestuurd.
© 2024. Alle rechten voorbehouden.

Neem contact met ons op

Je krijgt binnen 24 uur antwoord van ons.