Slučovač optických vláken

Svazovač optických vláken je zařízení pro připojení optických vláken, které prostřednictvím technologie přesného spojování vláken zajišťuje, že výstup optického vlákna se při přenosu optické energie maximálně spojí s přijímacím vláknem a díky svému zásahu do optické dráhy a dopad na systém je minimalizován.Slučovač vláken je důležitou součástí vláknového laserového systému, jeho kvalita nejen přímo určuje výkon vláknového laseru a kvalitu paprsku, ale je také důležitou zárukou bezpečné a stabilní práce laseru.

Klasifikace svazků optických vláken

Podle klasifikace použitých funkcí lze svazky optických vláken rozdělit do dvou kategorií: svazky energie a svazky čerpadel.

(1) Slučovač pumpy slouží hlavně k vícekanálovému pumpování fotosyntetického paprsku do výstupu optického vlákna, který se používá hlavně ke zvýšení výkonu pumpy.

(2) Slučovač výkonového paprsku má spojit vícekanálový jednovidový laserový paprsek do optického vlákna na výstup, který se používá ke zlepšení výstupního výkonu laseru.

Svazovač čerpadel

Slučovač paprsku

V závislosti na klasifikaci složení lze svazky vláken rozdělit do dvou kategorií: svazky vláken N×1, které neobsahují signální vlákna, a (N+1) ×1 svazky vláken, které obsahují signální vlákna.Na rozdíl od svazku vláken N×1 je optické vlákno ve středu svazku vláken (N+1) ×1 signální vlákno.Během výrobního procesu musí být kolem signálního vlákna těsně a symetricky uspořádáno N vláken a signální vlákno uprostřed slouží pro vstup signálního světla.Slučovač paprsku N × 1 má slučovač výkonového paprsku i čerpací svazek, funkce rozdílu závisí na typu vstupního vlákna N, pokud je vlákno N-kanál jednovidové vlákno nebo velkomódové pole, může být přímo připojen k N laserům.Používá se ke zvýšení výstupního výkonu laseru, tj. slučovače výkonového paprsku;Pokud je vlákno N-cestné vícevidové vlákno, je připojeno k N čerpacím zdrojům, aby se zvýšil čerpací výkon laseru, tj. slučovače čerpadla.

▲ N×1 svazovač vláken
(N+1) × 1 Beam Combiner jsou oba svazky čerpadel, používané hlavně v systémech pro zesílení vláken.Jednovidové vlákno uprostřed svazku je signální vlákno pro přenos signálního světla a N-kanálové vícevidové vlákno kolem něj je čerpadlové vlákno pro přenos čerpaného světla.Tento bundler se běžně používá ve strukturách MOPA.

▲ (N+1) ×1 svazek optických vláken

02

Svazovače bočních čerpadel a svazky koncových čerpadel

Střed postranního čerpacího slučovače je signální vlákno, jádro vlákna je jednovidový nebo kvazi jednovidový vlnovod pro přenos laserů a periferních šest vláken jsou vlákna čerpadla pro čerpání světla.Sedm vláken je úhledně uspořádáno a roztaveno a ztenčeno a spojeno s výstupním dvojitě plátovaným vláknem.

▲ Svazovač koncových čerpadel Svazovač optických vláken

Boční čerpací svazek se liší od koncového čerpacího svazku v tom, že čerpadlové vlákno bočního čerpacího svazku je taženo a připevněno k obalu signálního vlákna, zatímco signální vlákno není roztaveno a ztenčeno.Proto je přenos signálu slučovačem bočního čerpadla v zásadě lepší než svazek koncového čerpadla.

▲ Svazovač optických vláken boční pumpy

03

Výroba trámových slučovačů

Základní struktura napájecího svazku obsahuje především tři části: vstupní vlákno, svazek fúzních kuželových vláken a výstupní vlákno.

▲ Základní struktura napájecího svazku

Aby byl svazek vláken po roztavení a vytažení kužele dobře svařen s výstupním vláknem, musí být v prvé řadě požadováno, aby průřez svazku vláken byl kruhový a vlákno čerpadla bylo těsně uspořádáno v určitým geometrickým způsobem, obvykle je vlákno pevně uspořádáno pozitivním šestiúhelníkovým způsobem.Během výrobního procesu se vstupní svazek vláken nejprve přivádí a poté se vstupní svazek vláken svazku roztaví a zalepí páskou, aby se vytvořil svazek kuželových vláken, a poté se kuželová pasová část svazku kuželových vláken odřízne a spojí výstupní vlákno.Nakonec je navrženo vhodné pouzdro a tepelná struktura, která zajistí, že slučovač paprsků může pracovat stabilně po dlouhou dobu.Jako pouzdro pro zapouzdření a odvod tepla se často používá kovová měď nebo hliník s vysokou tepelnou vodivostí, v případě potřeby se na kovové zapouzdření navrhují vodou chlazené konstrukce.Vláknové lasery se spojují, aby se dosáhlo spojení zařízení s optickými vlákny.Aby lasery dosahovaly vyšších výkonových specifikací, je velmi důležité kvalitní spojování vláken.Při fúzi vláken nevyhnutelně dochází ke ztrátám, které akumulují světlo a teplo při provozu laseru, což může vést ke zhoršení kvality paprsku nebo poškození optiky.Guanghui Laser využívá jedinečnou technologii tepelného managementu svarového bodu k překonání technických problémů s vysoce výkonnou tepelnou rovnováhou a prostřednictvím úplné optimalizace simulace tepelného managementu a inovativního designu vodního chlazení může zajistit dlouhodobý stabilní provoz laseru.