ترکیب کننده فیبر نوری

باندلر فیبر نوری یک دستگاه اتصال دهنده فیبر نوری است که از طریق فناوری اتصال دقیق فیبر، به طوری که خروجی فیبر انتقال دهنده انرژی نوری به حداکثر کوپلینگ به فیبر گیرنده می رسد و به دلیل دخالت آن در مسیر نوری و تاثیر بر سیستم به حداقل می رسد.ترکیب کننده فیبر یک جزء مهم در سیستم لیزر فیبر است، کیفیت آن نه تنها مستقیماً قدرت لیزر فیبر و کیفیت پرتو را تعیین می کند، بلکه تضمین مهمی برای کار ایمن و پایدار لیزر است.

طبقه بندی باندلرهای فیبر نوری

با توجه به طبقه بندی عملکردهای مورد استفاده، باندلرهای فیبر نوری را می توان به دو دسته تقسیم کرد: پاور باندلر و باندلر پمپ.

(1) ترکیب کننده پمپ عمدتاً برای پمپ کردن پرتوهای فتوسنتزی چند کاناله به خروجی فیبر نوری است که عمدتاً برای افزایش قدرت پمپ استفاده می شود.

(2) ترکیب کننده پرتو قدرت برای ترکیب پرتو لیزر تک حالته چند کاناله در یک فیبر نوری برای خروجی است که برای بهبود توان خروجی لیزر استفاده می شود.

باندلر پمپ

ترکیب کننده پرتو برق

بسته به طبقه‌بندی ترکیب، بسته‌کننده‌های فیبر را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: باندلرهای فیبر N×1 که حاوی فیبرهای سیگنال نیستند و (N+1) ×فیبر باندلرهایی که حاوی فیبرهای سیگنال هستند.بر خلاف باندلر فیبر N×1، فیبر نوری در مرکز باندلر فیبر (N+1) ×1 یک فیبر سیگنال است.در طول فرآیند ساخت، فیبرهای N باید به طور محکم و متقارن در اطراف فیبر سیگنال چیده شوند و فیبر سیگنال در وسط برای ورودی نور سیگنال استفاده می شود.کمباین پرتو N×1 دارای ترکیب کننده پرتو قدرت و باندلر پمپ است، عملکرد تفاوت به نوع فیبر ورودی کانال N بستگی دارد، اگر فیبر کانال N فیبر تک حالته یا فیبر میدان بزرگ باشد، می تواند مستقیماً به لیزرهای N متصل شود.برای افزایش توان خروجی لیزر، یعنی ترکیب کننده پرتو قدرت استفاده می شود.اگر فیبر N-way یک فیبر چند حالته باشد، برای افزایش قدرت پمپ لیزر، یعنی ترکیب کننده پمپ، به منابع پمپ N متصل می شود.

▲ N×1 فیبر باندلر
(N+1) × 1 Beam Combiner هر دو باندلر پمپ هستند که عمدتاً در سیستم‌های تقویت فیبر استفاده می‌شوند.فیبر تک حالته در وسط باندلر یک فیبر سیگنال برای انتقال نور سیگنال است و فیبر چند حالته N کانال در اطراف آن یک فیبر پمپ برای انتقال نور پمپ شده است.این باندلر معمولا در ساختارهای MOPA استفاده می شود.

▲ (N+1) × 1 باندلر فیبر نوری

02

باندلرهای پمپ جانبی و باندلرهای پمپ انتهایی

مرکز ترکیب کننده پمپ جانبی فیبر سیگنال است، هسته فیبر یک موجبر تک حالته یا شبه تک حالته برای انتقال لیزر است و شش فیبر محیطی فیبرهای پمپ برای پمپاژ نور است.هفت الیاف به طور مرتب چیده شده و ذوب شده و نازک شده و با فیبر دوپوش خروجی به هم متصل شده اند.

▲ باندلر فیبر نوری پمپ انتهایی

باندلر پمپ جانبی با باندلر پمپ انتهایی تفاوت دارد زیرا فیبر پمپ باندلر پمپ جانبی کشیده شده و به پوشش فیبر سیگنال متصل می شود، در حالی که فیبر سیگنال ذوب و نازک نشده است.بنابراین، انتقال سیگنال ترکیبی پمپ جانبی در اصل بهتر از باندلر پمپ انتهایی است.

▲ باندلر فیبر نوری پمپ جانبی

03

ساخت کمباین تیر

ساختار اصلی باندلر قدرت عمدتاً شامل سه بخش است: فیبر ورودی، بسته نرم افزاری فیبر مخروطی همجوشی و فیبر خروجی.

▲ ساختار اصلی باندلر قدرت

اول از همه، برای اینکه بسته فیبر پس از ذوب و کشیدن مخروط به خوبی با فیبر خروجی جوش داده شود، باید سطح مقطع دسته فیبر دایره ای باشد و فیبر پمپ به طور محکم در یک قرار گرفته باشد. به روش هندسی خاصی، معمولاً فیبر به صورت شش ضلعی مثبت مرتب شده است.در طی فرآیند تولید، ابتدا بسته فیبر ورودی تغذیه می شود و سپس بسته فیبر ورودی بسته نرم افزاری ذوب شده و چسبانده می شود تا یک بسته فیبر مخروطی تشکیل شود و سپس قسمت کمر مخروطی بسته نرم افزاری فیبر مخروطی بریده شده و با آن متصل می شود. فیبر خروجیدر نهایت، یک پکیج و ساختار حرارتی مناسب طراحی شده است تا اطمینان حاصل شود که کمباین پرتو می تواند برای مدت طولانی پایدار عمل کند.مس یا آلومینیوم فلزی با رسانایی حرارتی بالا اغلب به عنوان محفظه ای برای کپسوله سازی و دفع حرارت استفاده می شود و در صورت لزوم سازه های آب خنک بر روی کپسوله فلزی طراحی می شود.لیزرهای فیبر برای دستیابی به اتصال دستگاه های فیبر نوری به هم متصل می شوند.برای اینکه لیزرها به مشخصات توان بالاتری دست یابند، اتصال فیبر با کیفیت بالا بسیار مهم است.در طول همجوشی الیاف، تلفاتی ناگزیر ایجاد می شود که نور و گرما را در طول عملیات لیزر جمع می کند، که می تواند منجر به کاهش کیفیت پرتو یا آسیب به اپتیک شود.لیزر Guanghui از فناوری مدیریت حرارتی نقطه جوش منحصر به فرد برای غلبه بر مشکلات فنی تعادل حرارتی با توان بالا استفاده می کند و از طریق بهینه سازی کامل شبیه سازی مدیریت حرارتی و طراحی خلاقانه خنک کننده آب، می تواند عملکرد پایدار لیزر را در طولانی مدت تضمین کند.