منتجات جديدة

كيف تؤثر أحجام ألياف النواة والكسوة على أداء ليزر الألياف عالي الطاقة

  • 2025-08-15

في ليزرات الألياف عالية الطاقة - وهي أساسية في التطبيقات الطبية والصناعية والعلمية - يتم تصميم الألياف جوهر و الكسوة الأبعاد عاملٌ أساسي. هذه المعايير الهيكلية تُنظّم التعامل مع الطاقة، وجودة الشعاع، والكفاءة، والأداء الحراري. إليك الطريقة.


قطر القلب: معالجة الطاقة مقابل جودة الشعاع

زيادة عتبة الطاقة وتقليل التأثيرات غير الخطية
يؤدي تكبير نواة الألياف إلى تقليل الكثافة الضوئية، مما يرفع عتبة الضرر، ويكبح التأثيرات غير الخطية مثل تشتت بريلوين ورامان المُحفَّز، وهو أمر بالغ الأهمية لتوسيع نطاق الطاقة. تستخدم أجهزة الليزر الحديثة نوى أكبر للوصول إلى أنظمة الكيلوواط.

المقايضة: الانتشار متعدد الأوضاع
ومع ذلك، غالبًا ما تدعم الأنوية الأكبر أوضاعًا متعددة، مما يُقلل من جودة الشعاع. في المقابل، الألياف أحادية الوضع بأقطار قلب تبلغ حوالي 8-10 ميكرومتر وغطاء يبلغ حوالي 125 ميكرومتر للحفاظ على ملفات تعريف الشعاع النظيفة، على الرغم من قدرات الطاقة المحدودة.


تصميم الكسوة: كفاءة المضخة والإدارة الحرارية

ألياف مزدوجة الطبقات لضخ فعال
تستخدم أشعة الليزر عالية الطاقة ألياف مزدوجة الكسوة ، حيث الكسوة الداخلية تضخّ الموجّهات الضوء (من مصادر أقل سطوعًا) حول نواة مُشَوَّبة. يسمح هذا التصميم بضخّ كسوة فعّال، مما يُتيح طاقات خرج عالية مع الحفاظ على جودة الشعاع.

شكل الكسوة مهم
تُعزز أشكال الكسوة الداخلية غير الدائرية (مثل المائلة أو المستطيلة) امتصاص المضخة من خلال توجيه الضوء بشكل أكثر شمولاً عبر القلب. تميل الكسوة الدائرية إلى هدر ضوء المضخة من خلال السماح للعديد من الأشعة بالمرور عبر القلب.

التنازلات في حجم الكسوة
يسمح الكسوة الأكبر بربط طاقة مضخة أكبر، لكن كفاءة الامتصاص تنخفض مع مربع قطر الكسوة - مما يتطلب أليافًا أطول - مما قد يؤدي إلى تأثيرات غير خطية. يجب على المصممين موازنة هذه المعادلة.


تصميمات الألياف المتقدمة: LMA والهياكل المخروطية

ألياف ذات مساحة كبيرة (LMA)
تزيد ألياف LMA من قطر النواة مع الحفاظ على التشغيل أحادي الوضع عن طريق تقليل الفتحة الرقمية أو استخدام تقنيات كبت الوضع (مثل هندسة معامل الانكسار أو اللف). يتيح هذا التصميم إنتاج طاقة عالية مع جودة شعاع محدودة بالحيود.

ألياف مدببة مزدوجة الغلاف (T-DCF)
تنتقل هياكل T-DCF بسلاسة على طول الألياف من نواة ضيقة إلى نهاية واسعة متعددة الأوضاع. يبقى الضوء الداخل في الوضع الأحادي عند الطرف الضيق في الوضع الأساسي حتى عند الطرف الواسع، جامعًا بين جودة الشعاع العالي وزيادة سعة الطاقة.

أمثلة على تحطيم الأرقام القياسية
تتميز بعض الألياف المخروطية بأقطار أساسية تصل إلى 200 ميكرومتر مع فتحة عددية ~0.11، مما يتيح تضخيمًا خاليًا من التشويه لنبضات 60 بيكو ثانية مع طاقة ذروة عالية.


ملخص في لمحة

عنصر التصميم

الدور الرئيسي والمقايضات

حجم النواة

قلب أكبر = طاقة أعلى، وعدم خطية أقل؛ ولكن قد يؤدي ذلك إلى تدهور جودة الشعاع ما لم يتم التحكم فيه.

حجم/شكل الكسوة

يعتبر أمرًا بالغ الأهمية لكفاءة ربط المضخة والحمل الحراري؛ حيث تعمل الأشكال غير الدائرية على تعزيز الامتصاص.

ألياف LMA

تحقيق التوازن بين الطاقة وجودة الشعاع من خلال تقنيات التحكم في الوضع.

الألياف المدببة

احصل على طاقة عالية ودقة شعاع في هيكل واحد - مثالي للأنظمة فائقة السرعة أو عالية الطاقة.


الخلاصة النهائية

إن التفاعل الدقيق بين أبعاد النواة والغلاف، إلى جانب الهندسة الهندسية الذكية وهندسة معامل الانكسار، هو المحرك الرئيسي لتطور ليزرات الألياف. تُمكّن تصاميم مثل ألياف LMA وT-DCF ليزرات الألياف من تحقيق قوة غير مسبوقة مع الحفاظ على نقاء الشعاع، مما يُمهد الطريق للأجهزة الطبية المتطورة، والأجهزة الدقيقة، وغيرها.

© حقوق النشر: SHINHO OPTICS LIMITED كل الحقوق محفوظة.

أعلى

الدردشة الآن

دردشة مباشرة

    الآن يتم تطبيق المنتجات والخدمات Shinho على نطاق واسع في هندسة الاتصالات ، والشبكة المنزلية ، وإنتاج الأجهزة البصرية ، والبحث العلمي ، الخ. يتم تصديرها إلى أوروبا وأمريكا الشمالية وأفريقيا وأمريكا الجنوبية وغيرها من البلدان الآسيوية. أي استفسار ، فلا تتردد في الاتصال بنا!