Laser semikonduktor gabungan serat

Definisi: Laser dioda ing ngendi cahya sing diasilake digabung dadi serat optik.

Ing sawetara kasus, perlu kanggo saperangan cahya output saka laser diode menyang serat optik supaya cahya bisa ditularaké menyang ngendi iku perlu. Laser semikonduktor gabungan serat duwe kaluwihan ing ngisor iki:

1. Kurva intensitas cahya sing dipancarake saka serat optik umume Gamelan lan bunder, lan kualitas balok simetris, sing trep banget kanggo aplikasi. Contone, optik kurang Komplek digunakake kanggo generate titik pump bunder kanggo laser ngalangi-pompa mburi.

2. Yen dioda laser lan piranti cooling dibusak saka sirah laser ngalangi-negara, laser dadi cilik banget lan ana cukup papan kanggo nyeleh bagean optik liyane.

3. Nggantosaken unqualified optically gandheng semikonduktor laser ora mbutuhake ngganti noto piranti.

4. Piranti kopling optik gampang digunakake ing kombinasi karo piranti serat optik liyane.

Serat Gandheng Semikonduktor Jinis Laser

Akeh laser dioda rampung sing dipasangake serat, ngemot optik gabungan serat sing kuat banget ing paket laser. Laser dioda sing beda nggunakake serat lan teknologi sing beda.

Kasus sing paling gampang yaiku VCSEL (Vertical Cavity Surface Radiation Laser) biasane mancarake sinar kanthi kualitas sinar sing dhuwur banget, divergensi sinar medium, ora ana astigmatisme, lan distribusi intensitas bunder. Pencitraan titik radiasi menyang inti serat mode siji mbutuhake lensa bunder sing prasaja. Efisiensi kopling bisa tekan 70-80%. Serat optik uga bisa digandhengake langsung menyang permukaan radiating VCSEL.

Dioda laser edge-emitting cilik uga mancarake mode spasial siji lan kanthi mangkono bisa, ing prinsip, pasangan kanthi efisien dadi serat mode tunggal. Nanging, yen mung lensa bunder prasaja digunakake, ellipticity balok bakal nemen nyuda efficiency kopling. Lan amba divergence beam relatif gedhe ing paling siji arah, supaya lensa kudu duwe aperture numerik relatif gedhe. Masalah liyane yaiku astigmatisme sing ana ing cahya output dioda, utamane dioda sing dipandu gain, sing bisa dikompensasi kanthi nggunakake lensa silinder tambahan. Yen daya output tekan sawetara atus milliwatts, serat-gandeng gain-dipandu laser diodes bisa digunakake kanggo kumpa erbium-doped serat amplifier.

Gambar 2: Skema dioda laser edge-emitting sing digandhengake karo serat daya rendah sing prasaja. Lensa bunder digunakake kanggo nggambarake cahya sing dipancarake saka permukaan dioda laser menyang inti serat. Beam ellipticity lan astigmatism nyuda efisiensi kopling.

Dioda laser area gedhe yaiku multi-mode spasial ing arah radiasi. Yen sampeyan mung mbentuk balok bunder liwat lensa silinder (contone, lensa serat, minangka ditampilake ing Figure 3) lan banjur ngetik serat multimode, paling padhange bakal ilang amarga beam kualitas dhuwur ing arah sumbu cepet. Kualitas ora bisa digunakake. Contone, cahya kanthi daya 1W bisa mlebu ing serat multimode kanthi diameter inti 50 mikron lan aperture numerik 0,12. Cahya iki cukup kanggo ngompa laser akeh daya kurang, kayata laser microchip. Malah bisa ngetokake cahya 10W.

Gambar 3: Skema dioda laser area gedhe sing digandhengake kanthi optik. Lensa serat optik digunakake kanggo collimate cahya ing arah sumbu cepet.

Teknologi laser broadband sing luwih apik yaiku mbentuk balok supaya nduweni kualitas balok simetris (ora mung radius sinar) sadurunge ditembakake. Iki uga nyebabake padhange sing luwih dhuwur.

Ing susunan dioda, masalah kualitas sinar asimetris malah luwih serius. Output saben pemancar bisa digandhengake dadi serat sing beda ing bungkus serat. Serat optik disusun kanthi linear ing sisih siji saka susunan dioda, nanging ujung output disusun ing susunan bunder. Pembentuk balok bisa digunakake kanggo entuk kualitas balok simetris sadurunge ngetokake balok dadi serat multimode. Iki ngidini 30W cahya digabungake menyang serat diameter 200 micron kanthi aperture numerik 0,22. Piranti iki bisa digunakake kanggo ngompa laser Nd:YAG utawa Nd:YVO4 kanggo entuk daya output kira-kira 15W.

Ing tumpukan dioda, serat kanthi diameter inti luwih gedhe uga umum digunakake. Cahya sawetara atus watt (utawa malah sawetara kilowatt) bisa digabung dadi serat optik kanthi diameter inti 600 mikron lan bukaan angka 0,22.

Kekurangan Fiber Coupling.

Sawetara kekurangan laser semikonduktor gabungan serat dibandhingake karo laser radiasi ruang bebas kalebu:

biaya sing luwih dhuwur. Biaya bisa dikurangi yen proses penanganan balok lan transmisi disederhanakake.

Daya output rada cilik lan sing luwih penting padhange. Mundhut padhange kadhangkala gedhe banget (luwih saka urutan gedhene) lan kadhangkala cilik, gumantung saka teknologi kopling serat sing digunakake. Ing sawetara kasus iki ora Matter, nanging ing kasus liyane dadi masalah, kayata ing desain diode-pompa laser akeh utawa dhuwur-daya serat laser.

Umume kasus (utamane serat multimode), serat kasebut njaga polarisasi. Banjur cahya output serat sebagian polarisasi, lan yen serat dipindhah utawa owah-owahan suhu, negara polarisasi uga bakal diganti. Yen panyerepan pump gumantung polarisasi, iki bisa nggawe masalah stabilitas wujud ing diode-pompa laser ngalangi.