有源激光光纤


光纤激光系统包含不同类型的光纤和组件。无源泵浦光纤、激光器产生的有源光纤或元件将几根光纤合二为一,传输光纤将激光束传输到工件上。Heraeus Conamic 为制造高性能激光光纤和激光系统提供材料。

活动核心

制造激光发生器有源核心材料的常用方法是 积 (CVD),在基质管内。

光纤泵送

有源激光光纤的光纤泵浦由三部分组成。泵浦光源、向有源光纤馈送泵浦光的泵浦光纤,以及有源光纤的泵浦覆层。根据系统的目标功率级别,有不同的选项。 

  • 功率等级

    中功率激光系统

    在大多数情况下,中等功率激光系统使用的是带有氟化聚合物涂层的纯硅芯光纤,即所谓的 离子 二氧化硅 (PCS) 光纤,足以将泵浦光从激光二极管引导到泵浦覆层。这些纤维的优点是 NA 值高,制造成本低。将纯合成熔融石英棒拉制成纤维,并使用含氟聚合物作为涂层。这种聚合物还可用作有源光纤泵浦覆层的涂层。泵覆层可以通过用纯熔融石英管包裹有源磁芯来制作。  

    查找有关 PCS 纤维用纯硅棒的更多信息

    高功率激光系统

    对于大功率系统来说,使用含氟聚合物的解决方案大多情况下并不足够。因此,对于大功率系统来说,普通的二氧化硅溶液是标准配置。在这里,泵浦层的覆层由高掺氟熔融石英层形成。根据我们的经验,最大 NA 值为 0.3 离子 积 (POD) 工艺。我们可以在您自己的芯棒上采用这种工艺,也可以为您的芯棒提供由泵和覆层组成的护套管。

    了解有关覆层服务的更多信息

    对于高功率系统中连接泵浦源和有源光纤的泵浦光纤,可使用所有硅胶光纤。

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  • 效率

    为了提高有源光纤泵浦的效率,一种常用的方法是使用非对称泵浦覆层。对称性的破坏会导致泵浦光的模式混合,并抑制泵浦光的螺旋模式。如果您使用含氟聚合物来引导泵浦光,我们可以提供异型纯硅胶管;如果您在熔融石英泵浦层和掺氟熔融石英覆层之间使用异型界面,我们也可以提供全硅胶解决方案;如果您使用圆形外罩来包裹有源磁芯棒,我们还可以提供圆形外罩来提高激光系统的泵浦效率。 

光纤耦合

要实现高功率激光系统,通常需要将多根泵浦光纤组合成一根有源光纤,或者将多根产生有源光纤的激光器组合成一根传输光纤。Heraeus Conamic 正在为这种应用提供毛细管。根据系统配置的不同,可提供不同等级的材料。 

应用

材料等级

优势

中功率塑料包覆二氧化硅 (PCS) 泵光纤

F300

纯硅石,紧密容差毛细管

中功率塑料包覆二氧化硅 (PCS) 泵光纤

F320

折射率 (NA ~0.1) 和粘度均低于 F300

高功率全硅泵光纤和馈电光纤

高掺氟 TNU

极低的折射率 (NA 0.22) 和粘度

传输光纤

传输光纤将激光系统与使用激光的工作站连接起来。损坏阈值和最低衰减是选择芯材和纤维设计的关键标准。根据您希望使用的波长,可以通过纤芯材料、数值孔径、层厚度和结构或调整纤芯形状来优化光纤设计。

光纤终端

在高功率激光系统中,馈电光纤端面的熔融石英键合体暴露在空气中,因此其损伤阈值条件与块状材料不同。在高功率激光系统中,由于表面的能量密度很高,这可能会对光纤端面造成损坏。这些表面缺陷可以通过在光纤端面拼接所谓的端盖或端块来解决。该端盖的直径大于纤维。

激光仍聚焦在光纤末端,但界面现在是熔融石英/熔融石英,因此损伤阈值与块状材料相同。熔融石英/空气界面现在位于所附熔融石英块的端面。由于光束扩展,熔融石英/空气界面的横截面和能量密度有所减小,并且端面得到了保护。此外,该端盖还可覆盖防反射涂层,从而提高系统效率。