مجمع الألياف البصرية

حزمة الألياف الضوئية عبارة عن جهاز موصل للألياف الضوئية ، والذي يتم من خلال تقنية الربط الدقيق للألياف ، بحيث يتم إخراج الألياف الضوئية من الطاقة الضوئية إلى أقصى اقتران بالألياف المستقبلة ، وذلك بسبب تدخلها في المسار البصري و يتم تقليل التأثير على النظام.تعتبر أداة تجميع الألياف مكونًا مهمًا في نظام ألياف الليزر ، حيث لا تحدد جودتها بشكل مباشر قوة ليزر الألياف وجودة الحزمة فحسب ، بل إنها أيضًا ضمان مهم للعمل الآمن والمستقر لليزر.

تصنيف حزم الألياف البصرية

وفقًا لتصنيف الوظائف المستخدمة ، يمكن تقسيم حزم الألياف الضوئية إلى فئتين: حزم الطاقة وحزم المضخات.

(1) يستخدم مجمع المضخة بشكل أساسي في ضخ شعاع التمثيل الضوئي متعدد القنوات إلى خرج الألياف الضوئية ، ويستخدم بشكل أساسي لزيادة طاقة المضخة.

(2) يقوم مُجمع شعاع الطاقة بدمج شعاع الليزر أحادي القناة متعدد القنوات في ألياف بصرية لإخراجها ، والتي تُستخدم لتحسين طاقة خرج الليزر.

تجميع المضخة

مجمع شعاع الطاقة

اعتمادًا على تصنيف التركيب ، يمكن تقسيم حزم الألياف إلى فئتين: حزم الألياف N × 1 التي لا تحتوي على ألياف إشارة ، وحزم الألياف (N + 1) × 1 التي تحتوي على ألياف إشارة.على عكس مجمع الألياف N × 1 ، فإن الألياف الضوئية الموجودة في وسط حزمة الألياف (N + 1) × 1 عبارة عن ألياف إشارة.أثناء عملية التصنيع ، يجب أن تكون ألياف N مرتبة بإحكام ومتناسقة حول ألياف الإشارة ، ويتم استخدام ألياف الإشارة في المنتصف لإدخال ضوء الإشارة.يحتوي جهاز دمج الحزمة N × 1 على كل من مُجمع حزمة الطاقة ومجمع المضخة ، وتعتمد وظيفة الاختلاف على نوع ألياف الإدخال N-channel ، إذا كانت ألياف N-channel عبارة عن ألياف أحادية الوضع أو ألياف مجال ذات وضع كبير ، فيمكنها أن تكون متصلاً مباشرة بأشعة الليزر N.تستخدم لزيادة طاقة خرج الليزر ، أي مجمع شعاع الطاقة ؛إذا كانت الألياف N-way عبارة عن ألياف متعددة الأوضاع ، فهي متصلة بمصادر المضخة N لزيادة طاقة ضخ الليزر ، أي مجمع المضخة.

▲ N × 1 Fiber Bundler
(N + 1) × 1 Beam Combiner كلاهما من حزم المضخات ، تستخدم بشكل رئيسي في أنظمة تضخيم الألياف.الألياف أحادية الوضع الموجودة في منتصف المجمع عبارة عن ألياف إشارة لنقل ضوء الإشارة ، والألياف متعددة الأوضاع ذات القناة N حولها عبارة عن ألياف مضخة لنقل الضوء المضخ.يستخدم هذا المجمع بشكل شائع في هياكل MOPA.

▲ (N + 1) × 1 مجمع الألياف البصرية

02

مجمعات المضخات الجانبية وحزم المضخات الطرفية

مركز مجمع المضخة الجانبية هو ألياف الإشارة ، ونواة الألياف عبارة عن دليل موجي أحادي الوضع أو شبه أحادي الوضع لنقل الليزر ، والألياف الستة الطرفية عبارة عن ألياف ضخ لضخ الضوء.يتم ترتيب الألياف السبعة بدقة وتذويبها وتقليلها وتقسيمها باستخدام الألياف ذات الكسوة المزدوجة.

▲ مجمع الألياف الضوئية للمضخة الطرفية

تختلف حزمة المضخة الجانبية عن حزمة المضخة النهائية في أن ألياف المضخة الخاصة بمجمع المضخة الجانبية يتم سحبها وتركيبها في غلاف ألياف الإشارة ، بينما لا يتم صهر ألياف الإشارة وتخفيفها.لذلك ، فإن إرسال إشارة مجمع المضخة الجانبية أفضل من أداة تجميع المضخة النهائية من حيث المبدأ.

▲ مجمع الألياف البصرية للمضخة الجانبية

03

تصنيع العوارض

يشتمل الهيكل الأساسي لمجمع الطاقة بشكل أساسي على ثلاثة أجزاء: ألياف الإدخال وحزمة الألياف المخروطية الانصهار وألياف الإخراج.

▲ الهيكل الأساسي لمجمع الطاقة

بادئ ذي بدء ، من أجل أن تكون حزمة الألياف ملحومة جيدًا بالألياف الناتجة بعد ذوبان وسحب المخروط ، يجب أن يكون المقطع العرضي لحزمة الألياف دائريًا ، وأن تكون ألياف المضخة مرتبة بإحكام في بطريقة هندسية معينة ، عادة ما يتم ترتيب الألياف بإحكام بطريقة سداسية موجبة.أثناء عملية الإنتاج ، يتم تغذية حزمة الألياف المدخلة أولاً ، ثم يتم إذابة حزمة الألياف المدخلة للحزمة وتسجيلها لتشكيل حزمة ألياف مخروطية ، ثم يتم قطع جزء الخصر المخروطي لحزمة الألياف المخروطية وتقسيمها مع الألياف الناتجة.أخيرًا ، تم تصميم حزمة مناسبة وهيكل حراري لضمان أن مجمع الحزمة يمكنه العمل بثبات لفترة طويلة.غالبًا ما يستخدم النحاس المعدني أو الألومنيوم ذو الموصلية الحرارية العالية كغلاف للتغليف وتبديد الحرارة ، وإذا لزم الأمر ، يتم تصميم الهياكل المبردة بالماء على تغليف معدني.يتم تقطيع ليزر الألياف لتحقيق اتصال أجهزة الألياف البصرية.من أجل أن يحقق الليزر مواصفات طاقة أعلى ، يعد الربط بالألياف عالية الجودة أمرًا مهمًا للغاية.أثناء اندماج الألياف ، يتم تكبد الخسائر حتمًا والتي تتراكم فيها الضوء والحرارة أثناء عملية الليزر ، مما قد يؤدي إلى تدهور جودة الحزمة أو تلف البصريات.تتبنى Guanghui Laser تقنية إدارة حرارية فريدة لنقطة اللحام للتغلب على المشاكل التقنية للتوازن الحراري عالي الطاقة ، ومن خلال تحسين محاكاة الإدارة الحرارية الكاملة والتصميم المبتكر لتبريد المياه ، يمكنها ضمان التشغيل المستقر لليزر على المدى الطويل.