В то же время луч лазерного аппарата lpg массажа что это такое высокой мощности характеризуется двумя различными произведениями параметров — в зависимости от направления просмотра, каждое из которых составляет эпилятор принцип работы сотен миллиметров на миллирадиан. Это эквивалентно уменьшению длительности импульса. Оптические материалы. Оборудование и аппарат для снимков узи купить для записи ВБР Фазовые маски. Оптические вращающиеся переходы.
Полупроводниковые лазерные диоды и особенности проектирования схем на их основе
В настоящее время интенсивное развитие твердотельных лазеров привело к созданию волоконных лазеров. В них накачка обеспечивается с помощью лазерных диодов ЛД , которые обладают значительным КПД, малыми массой, габаритами и энергопотреблением, высокими эксплуатационными характеристиками. Для обеспечения повышенной мощности излучения отдельные ЛД объединяются в линейки или в матрицы решетки.
Они входят в состав модулей ЛД, содержащих собственно лазерный излучатель, блок накачки, систему охлаждения или термостабилизации, согласующую оптику и волоконный вывод для стыковки с накачиваемым волоконным лазером. Волоконные лазеры используются в волоконно-оптических системах связи, для гравировки и резки металлов, лазерной маркировки, точной сварки и т. Оптическая система с волоконным лазером: 1 — сердцевина, легированная металлом, диаметр 6—8 мкм; 2 — кварцевое волокно, диаметр — мкм; 3 — полимерная оболочка; 4 — внешнее защитное покрытие; 5 — лазерные диоды оптической накачки; 6 — оптическая система накачки; 7 — волокно до 40 м ; 8 — коллиматор; 9 — модулятор света; 10 — фокусирующая оптическая система.
Рассмотрим вначале принцип действия волоконного лазера. На рис. Главная особенность этого лазера в том, что излучение здесь рождается в тонком, диаметром всего 6—8 мкм, волокне сердцевине — например, активная среда иттербий , которое фактически находится внутри кварцевого волокна диаметром — мкм. Излучение ЛД накачки вводится в кварцевое волокно и распространяется вдоль всего сложного составного волокна, имеющего длину несколько десятков метров. Упрощенно говоря, это излучение «пересекает», то есть оптически накачивает сердцевину. Именно в ней на атомах иттербия Yb происходят физические превращения, приводящие к возникновению лазерного излучения.
Вблизи концов волокна на сердцевине делают два так называемых дифракционных зеркала — в виде набора «насечек» на цилиндрической поверхности сердцевины дифракционные решетки ; таким образом создается резонатор волоконного лазера. Общую длину волокна и количество лазерных диодов выбирают исходя из требуемой мощности, эффективности. На выходе получается идеальный одномодовый лазерный пучок с весьма равномерным распределением мощности, что позволяет сфокусировать излучение в пятно малого размера и иметь большую, чем в случае мощных твердотельных Nd:YAG-лазеров, глубину резкости, а это чрезвычайно важное для лазерных систем свойство, особенно для многолучевых оптических систем.
Также следует отметить, что ряд свойств излучения волоконных лазеров, например характер поляризации пучка, делает более удобным и надежным управление этим излучением с помощью акустооптических компонентов, позволяет реализовать многолучевые схемы записи изображений. В целом повышается надежность всего оптического тракта лазерной системы. Поскольку оптическая накачка идет по всей длине волокна, отсутствуют, в частности, такие свойственные обычным твердотельным лазерам эффекты, как термолинза в кристалле, искажения волнового фронта вследствие дефектов самого кристалла, девиация луча со временем и др. В волоконном же лазере сам принцип его устройства и работы гарантирует высокие «отчетные характеристики» и делает такие лазеры совершенными, практически идеальными преобразователями светового излучения в лазерное [1].
Для обеспечения их работы достаточно воздушного охлаждения. Это самые удобные и перспективные лазерные источники для волоконно-оптических линий связи и систем цифровой флексографии. Схема многокаскадного усиления в волокнах путем набора мощности излучения от нескольких лазеров с меньшей мощностью: 1 — задающий волоконный лазер; 2 — соединяющее световое волокно; 3 — изолятор; 4 — мощный усиливающий волоконный лазер первой ступени; 5 — мощный усиливающий волоконный лазер второй ступени; 6 — лазерный луч; 7 — ЛД; 8 — фокусирующие системы ЛД. Принцип работы такого лазера заключается в следующем. Сначала накачивается задающий волоконный лазер 1 с помощью излучения ЛД 7, пропущенного через фокусирующие системы светодиодов 8. Затем световое излучение передается по световому волокну 2 к изолятору.
От изолятора излучение передается мощному волоконному лазеру первой ступени 4, накачивая его, а от лазера первой ступени соответственно к мощному волоконному лазеру второй ступени 5, который тоже накачивается. После фокусировки из лазера второй ступени выходит конечный лазерный луч 6 [2]. С помощью такого лазера можно получить мощность излучения до Вт. В этом случае наблюдается весьма малое тепловыделение около 8—10 Вт , а значит, есть возможность использовать воздушное охлаждение и исключить применение сложных систем водяного охлаждения, что присуще другим типам технологических лазеров. Для получения мощностей 2, 4, 6 и 10 кВт создают блочные системы, в которых излучение отдельных одномодовых волоконных лазеров 1 мощностью Вт собирается в одном волокне 3.
И после прохождения через фокусирующую систему 4 лазерный луч попадает на обрабатываемую деталь 5. Схема такого волоконного лазера приведена на рис. Схема мощного волоконного лазера: 1 — волоконные лазеры мощностью Вт; 2 — мощный волоконный лазер; 3 — волокно, передающее суммированное излучение; 4 — фокусирующая система; 5 — обрабатываемая деталь. Исторически первыми вызвали интерес волоконные лазеры непрерывной генерации англ. CW-lasers , легированные неодимом и работающие на длине волны около нм. Благодаря широкой полосе поглощения они хорошо перестраиваются в пределах 50—60 нм. Обычно они применяются для генерации на длинах волн свыше мкм, для более коротких длин волн предусмотрено легирование неодимом ZBLAN-волокон [ 3 ]. Иттербиевые лазеры по длинам волн генерации в значительной степени подобны неодимовым.
Поэтому на практике требуется искать баланс между диаметром сердцевины, чье увеличение позволяет повысить мощность накачки, и значением числовой апертуры, которая при этом уменьшается. Одним из оригинальных решений для лазеров подобной мощности стало изготовление волокна, в котором легированная сердцевина скручена в спираль [3 ]. Волоконные лазеры, использующие эрбиевое волокно иногда с примесями Yb 2 O 3 для сенсибилизации , позволяют получать генерацию как в видимом, так и в инфракрасном диапазоне. Они наиболее эффективны при накачке на длинах волн или нм, где отсутствует поглощение с возбужденных уровней.
Преимуществом эрбиевых лазеров является возможность перестройки длины волны в широком диапазоне, что также используется для уменьшения спектральной ширины линии генерации. С помощью связанных резонаторов был создан лазер, способный генерировать излучение на двух различных длинах волн с шириной каждой из них в 16 кГц [ 3 ]. Для получения мощных наносекундных импульсов с частотой следования в единицы и десятки килогерц часто применяется модуляция добротности.
Использующие ее волоконные лазеры способны генерировать излучение с энергией порядка 1 мДж в импульсе с пиковой мощностью более кВт [ 3 ]. Модуляция добротности на практике может достигаться различными способами. Внутрирезонаторные акустооптические модуляторы были использованы еще в середине х, а к концу х стали применяться эрбиевые волоконные лазеры с длиной активного волокна до 79 см и площадью мод, работающие с помощью задающих генераторов [ 3 ]. Нелинейные процессы во время рассеяния Рамана или Мандельштама-Бриллюэна, которые приводили к самомодуляции добротности обычного нелегированного волокна, были известны довольно давно.
Обратная волна Стокса заходила в резонатор лазера в виде коротких импульсов, что и приводило к необходимому режиму генерации. Через два года был продемонстрирован 4-метровый иттербиевый лазер, генерировавший импульсы длительностью около нс. Необходимо отметить, что на практике без дополнительных устройств стохастическая природа этих типов рассеяния приводит к нестабильности амплитуды генерации [ 3 ]. Обычным методом получения пико- и фемтосекундных лазерных импульсов является синхронизация мод. В волоконном лазере одновременно может излучаться большое количество продольных мод с частотным расстоянием между ними. О синхронизации мод говорят в том случае, когда между любыми соседними модами возникает одна и та же разница в фазе.
Тогда интенсивность излучения I будет пропорциональна функции, зависящей от количества связанных мод M и разницы частот между ними [ 3 ]. Результатом является испускание лазером последовательности импульсов с малой длительностью с промежутком между ними [ 3 ]. В волоконных лазерах используют несколько типов синхронизации мод. Активная синхронизация заключается в модуляции оптического поля по амплитуде или фазе. Для волоконных лазеров приемлемыми по габаритам и потерям при подключении к волоконным приборам являются LiNbO 3 -электрооптические модуляторы. Длительность импульсов и промежуток между ними определяются конструкцией резонатора. Так, в кольцевом резонаторе с подключенным к нему обычным волокном длиной 2 км с сильной аномальной дисперсией можно получить длительность импульса около 4 пс.
Резонатор Фабри-Перо позволяет достичь длительностей порядка пикосекунд. Существуют приборы, способные получать импульсы длительностью до 10 пс при частоте их следования до 10 ГГц. Однако общей проблемой лазеров подобного типа является неустойчивость амплитуды импульсов при длительном периоде генерации. В полностью волоконной конструкции с активной синхронизацией мод используется взаимная фазовая модуляция [ 3 ].
Для получения фемтосекундных импульсов применяется пассивная синхронизация мод. В этом случае используется некоторый нелинейный элемент, при прохождении которого импульс становится уже. В роли нелинейных элементов могут выступать так называемые насыщаемые поглотители, нелинейные зеркала типа волоконной петли и др. Идея использования насыщаемого поглотителя состоит в том, что при распространении импульса через такой прибор его края поглощаются существенно сильнее, чем центр амплитуда которого намного больше. Это эквивалентно уменьшению длительности импульса. Существуют образцы лазеров, использующие насыщаемые поглотители для генерации импульсов длительностью фс.
Нелинейные зеркала, или нелинейное вращение поляризации, позволяют создать полностью волоконную конструкцию [ 3 ]. Даже в одномодовом волокне существует связь между модами с близкими постоянными распространения и ортогональными поляризациями. Для волоконно-оптических линий связи это является фактором, ограничивающим пропускную способность и длину, так как предпочтительным является сохранение поляризации при распространении импульса по волокну [ 3 ]. Поляризация излучения волоконного лазера в общем случае нелинейным образом зависит от многих факторов, в частности от мощности накачки. Часто для подавления одной из ортогональных поляризаций применяют внутриволоконный поляризатор.
В его роли выступает металлическая нить определенного сечения например, в форме латинской буквы D , встроенная в волокно и протянутая вдоль его сердцевины. Для поляризации, ортогональной к плоской поверхности D-образной нити, омические потери будут достаточно сильными, чтобы значительно понизить ее интенсивность. Для создания другого типа волоконного поляризатора, основанного на том же физическом принципе, оптическое волокно обрабатывается таким образом, что на расстоянии порядка длины волны от сердцевины образуется полированная поверхность, на которую напыляется слой металла. Принципиально иной метод заключается в использовании оптических волокон с сильным двулучепреломлением мод.
Это волокна, в которых искусственно создана асимметрия канала распространения света, например путем создания эллиптической сердцевины или боковых выемок, вызывающих механические напряжения в волокне в определенном направлении. В них моды с различной поляризацией имеют различные постоянные распространения. Генерации необходимой поляризации добиваются с помощью внутриволоконных брэгговских решеток, в которых коэффициент отражения зависит от поляризации для резонатора Фабри-Перо [ 3 ].
Up-конверсионная схема накачки заключается в поглощении активной средой нескольких фотонов, вследствие чего энергия перехода c конечного энергетического уровня превышает энергию каждого из поглощенных фотонов. Необходимо отметить, что каждый энергетический уровень иона, используемого для генерации, является уширенным вследствие взаимодействия с матрицей.
Up-конверсия представляет значительный интерес, так как позволяет создавать лазеры, работающие в синей области спектра при использовании накачки в красном или инфракрасном диапазоне [ 3 ]. Up-конверсионная схема для волокон, легированных им, позволяет получать генерацию красного, оранжевого, зеленого и синего цветов. Часто применяется дополнительное легирование иттербием, благодаря очень широкой полосе поглощения лежащей в диапазоне работы мощных GaAs ЛД. Преобразование частоты генерации лазера может быть осуществлено с помощью вынужденного комбинационного рассеяния ВКР, эффект Рамана. В стеклах оно проявляется существенно слабее, чем в некоторых нелинейных кристаллах и жидкостях, но благодаря низким оптическим потерям в оптическом волокне ВКР происходит достаточно эффективно для практического использования.
Впервые эффект Рамана в волоконных лазерах был продемонстрирован Роджером Столеном в году, и с тех пор продолжается активная разработка волоконных ВКР-лазеров. Они представляют значительный интерес благодаря переносу частоты генерации в инфракрасную область спектра, где редкоземельные твердотельные лазеры малоэффективны. Вместе с дисперсионными резонаторами можно получить перестройку частоты в них в диапазоне 1,1—1,6 мкм при сохранении высокой выходной мощности. Иногда применяют несколько пар решеток для получения стоксовых компонент более высоких порядков. Наиболее распространенными являются ВКР-лазеры, использующие германосиликатные волокна, поскольку в них эффективность вынужденного комбинационного рассеяния и фоточувствительность существенно выше, чем в чисто кварцевых волокнах, и растет с повышением концентрации германия.
Первичная накачка неодимового лазера осуществляется ЛД. Длина активного волокна может составлять м. Резонаторы в нем создаются тремя и более парами каскадами брэгговских решеток.
100 Вт 976 нм лазерный диод со стабилизацией длины волны
Радиолюбители часто пытаются с той или иной степенью успешности использовать в своих конструкциях полупроводниковые лазерные излучатели видимого и ИК спектра. Лазерный диод внешне кажется довольно простым полупроводниковым прибором. Ему не нужно ни высоких напряжений, ни колоссальных токов. Он на первый взгляд похож на светодиод: пропустил через него ток — получил на выходе излучение. Тем не менее, в использовании полупроводниковых лазеров кроется некоторое количество подводных камней, игнорирование которых ведет прежде всего к снижению их надежности, к быстрой деградации выходной мощности и качества пучка, а нередко и к мгновенному выходу из строя еще до первого включения.
Принцип работы и характеристики лазерного диода
Это достигается путем введения с помощью специальной микрооптики асимметричного излучения, исходящего от чипа лазерного диода, в выходное волокно с небольшим диаметром сердечника, после чего каждый продукт проходит процедуру проверки и диагностики. АО «ЛЛС» предлагает наиболее выгодные условия поставки продукции и полную техническую поддержку. Лазеры и лазерные системы Непрерывные лазеры Непрерывные волоконные лазеры. Непрерывные твердотельные лазеры. Непрерывные газовые лазеры. Непрерывные диодные лазеры.
Написать комментарий