Ytterbium okun lesa: awọn ẹrọ, awọn ọna opo, agbara, gbóògì, lilo

Okun ẹrọ iyipada ni o wa iwapọ ati ti o tọ, deede, ati ki o rọrun lati sit da sile ooru. Wọn ti wa ni yatọ si orisi ati ki o nini a pupo lati se pẹlu ẹrọ iyipada ti miiran orisi ni ara wọn oto anfani.

Okun ẹrọ iyipada: isẹ

Awọn ẹrọ ti yi iru ni o wa ni boṣewa iyipada ti awọn ri to-ipinle orisun ti soro Ìtọjú lati okun, dipo ọpá ṣiṣẹ ito, a awo tabi disiki. Imọlẹ ti ipilẹṣẹ nipasẹ awọn dopant ni aringbungbun ìka ti awọn okun. Awọn ipilẹ be le ibiti lati rọrun lati oyimbo eka. Ytterbium okun lesa ohun elo iru awọn ti awọn okun ni o ni kan ti o tobi dada to iwọn didun ratio, ki awọn ooru le ti wa ni diffused jo ni rọọrun.

Okun ẹrọ iyipada ti wa ni ti fa optically, igba pẹlu iranlọwọ ti awọn ẹrọ ẹlẹnu meji ẹrọ iyipada, sugbon ni awọn igba miiran - kanna orisun. Optics lo ninu awọn ọna šiše ni o wa maa duro opitiki irinše, ninu eyiti julọ tabi gbogbo awọn ti wọn wa ni ti sopọ si kọọkan miiran. Ni awọn igba miiran, a olopobobo Optics, ati ki o ma ti abẹnu opitika okun eto ti wa ni idapo pelu ohun ita olopobobo Optics.

A ẹrọ ẹlẹnu meji fifa orisun le jẹ a ẹrọ ẹlẹnu meji orun, tabi a ọpọ ti olukuluku diodes, kọọkan ti eyi ti o jẹ ti sopọ si awọn asopo okun opitiki waveguide. Doped okun ni kọọkan opin ni o ni digi kan iho resonator - ni iwa ṣe awọn okun Bragg ààrò. Ni opin ti olopobobo Optics ni, ti o ba ko nikan ni o wu tan ina ti nwọ ohun miiran ju okun. Awọn ina guide le wa ni majemu ti ki ti o ba fẹ awọn lesa iho le ni a ipari ti awọn orisirisi mita.

binuclear

Be awọn okun lo ninu okun ẹrọ iyipada, ni pataki. Awọn wọpọ ni awọn geometry ti a meji-mojuto be. Undoped lode mojuto (ma tọka si bi awọn intima) ti fa gba ina ati ntọ o pẹlú awọn okun. Ji Ìtọjú ti ipilẹṣẹ ninu awọn okun gba koja ni akojọpọ mojuto, ti o jẹ igba kan nikan mode. Ni akojọpọ mojuto ni awọn ohun aropo ytterbium, ji nipasẹ fifa ina. Nibẹ ni o wa ọpọlọpọ awọn iwa ti noncircular lode mojuto pẹlu - hexagonal, D-sókè ati onigun, atehinwa awọn iṣeeṣe ti npadanu awọn ina tan ina ni aringbungbun mojuto.

Awọn okun lesa le ni ohun opin tabi ẹgbẹ fun. Ni akọkọ nla ina lati ọkan tabi diẹ ẹ sii awọn orisun ti nwọ ni okun opin. Nigbati awọn ẹgbẹ fun ina ti wa ni pese to a splitter eyi ti o kikọ sii o sinu lode mojuto. Eleyi yato si lati lesa ọpá ibi ti awọn ina ti nwọ papẹndikula si awọn ipo.

Fun iru a ipinnu nilo kan pupo ti igbekale idagbasoke. Akude akiyesi ti wa ni san si summarizing awọn fifa imọlẹ sinu mojuto lati gbe awọn kan olugbe ayida, yori si ji to njade lara ninu awọn akojọpọ mojuto. lesa mojuto le ni orisirisi iwọn ti alaye ni okun ti o da lori awọn doping, bi daradara bi lori awọn oniwe-ipari. Awọn wọnyi ni okunfa ti wa ni ṣeto bi a oniru ẹlẹrọ fun awọn ti a beere sile.

Power iye le šẹlẹ, paapa nigbati awọn ọna laarin kan nikan-mode okun. Iru a mojuto ni awọn kan gan kekere agbelebu-lesese agbegbe, ati bi kan abajade gba therethrough ina ti gidigidi ga kikankikan. Nigba ti yi ni di diẹ oyè ti kii-PCM Brillouin tituka, eyi ti ifilelẹ lọ ni agbara wu ti awọn orisirisi egbegberun ti Wattis. Ti o ba ti o wu ni ga ti to, awọn okun opin le ti bajẹ.

Paapa okun ẹrọ iyipada

Awọn lilo ti okun bi ṣiṣẹ ito yoo fun tobi ibaraenisepo ipari, eyi ti o ṣiṣẹ daradara nigbati awọn ẹrọ ẹlẹnu meji fun. Eleyi geometry esi ni a ga iyipada ṣiṣe ti photons, bi daradara bi gbẹkẹle ki o si iwapọ ikole, ninu eyi ti ko si ọtọ Optics, to nilo tolesese tabi titete.

A okun lesa, eyi ti ohun elo faye gba o lati mu daradara, le ti wa ni fara fun alurinmorin ti nipọn irin sheets ati lati gbe awọn femtosecond isọ. Fiber-opitiki amplifiers pese nikan-kọja ere ati ki o wa ni lo ninu telikomunikasonu, bi nwọn ti le amplify ọpọlọpọ awọn wavelengths nigbakannaa. Kanna ere ti lo ni agbara amplifiers pẹlu kan titunto si oscillator. Ni diẹ ninu awọn igba miran, awọn ampilifaya le wa ni o ṣiṣẹ pẹlu kan lemọlemọfún igbi lesa.

Miran ti apẹẹrẹ jẹ orisun kan ti lẹẹkọkan njade lara lati fiber-iranlọwọ, ninu eyi ti awọn ji to njade lara ti wa ni ti tẹmọlẹ. Miran ti apẹẹrẹ ni a Raman okun lesa ni idapo pelu pọ pipinka, substantially rirẹ-wefulenti. O ti ri ohun elo ni iwadi, ibi ti awọn apapo ti iran ati alaye nipa lilo a fluoride gilasi dipo ju awọn boṣewa yanrin okun.

Sibẹsibẹ, gbogbo, awọn okun ṣe ti yanrin gilasi pẹlu toje-aiye dopant ninu awọn mojuto. Awọn ipilẹ additives ni o wa ytterbium ati erbium. Ytterbium ni o ni wavelengths lati 1030 to 1080 nm, ati ki o le emit lori kan jakejado ibiti o. Awọn lilo ti 940-nm ẹrọ ẹlẹnu meji fifa significantly din ni aipe photons. Ytterbium ni o ni bẹni kan ara-quenching ipa, eyi ti o wa ni Neodymium ni ga iwuwo, ki awọn igbehin ti lo ni olopobobo ẹrọ iyipada ati ytterbium - ni okun (nwọn mejeji pese nipa kanna wefulenti).

Erbium ipele ni ibiti o 1530-1620 nm, a ailewu fun awọn oju. Awọn igbohunsafẹfẹ le ti wa ni ti ilọpo meji lati se ina ina ni 780 nm, eyi ti o ni ko wa fun miiran orisi ti okun ẹrọ iyipada. Níkẹyìn, ytterbium le fi kun si erbium ki awọn ano yoo fa awọn fifa Ìtọjú ati ki o atagba yi agbara to erbium. Thulium - miiran dopant si njade lara ninu awọn sunmọ infurarẹẹdi ekun, eyi ti bayi jẹ ailewu fun awọn oju awọn aworan.

ga ṣiṣe

Awọn okun lesa ni a kioto-mẹta-ipele eto. fifa photons ṣojulọyin awọn orilede lati ilẹ ipinle si oke Layer. Lesa orilede ni lati ni asuwon ti ìka ti awọn oke ipele ni ọkan ninu awọn pipin ilẹ ipinle. Eleyi jẹ doko: fun apẹẹrẹ, ytterbium-940 nm fotonu fifa ipele kan fotonu pẹlu wefulenti ti 1030 nm, ati awọn kuatomu bajẹ (agbara pipadanu), nikan nipa 9%.

Ni idakeji, Neodymium, ti fa ni 808 nm npadanu nipa 24% ti agbara. Bayi, ytterbium inherently ni o ni a ga ṣiṣe, bi o tilẹ ko gbogbo awọn ti o jẹ achievable nitori awọn isonu ti diẹ ninu awọn ti photons. Yb le wa ni ti fa soke ni nọmba kan ti ipo igbohunsafefe, ati erbium - wefulenti ti 1480 tabi 980 nm. Awọn ti o ga igbohunsafẹfẹ jẹ ko bi munadoko ni awọn ofin ti bajẹ photons, sugbon wulo, ani ninu apere yi, nitori ni 980 nm, awọn ti o dara ju awọn orisun wa.

Ìwò ṣiṣe ti okun lesa ni abajade ti meji-igbese ilana. Ni ibere, o jẹ awọn ṣiṣe ti fifa ẹrọ ẹlẹnu meji. Semikondokito orisun ti soro Ìtọjú wa doko, pẹlu 50% ṣiṣe jijere ẹya ina ifihan agbara sinu ohun opitika. Awọn esi ti yàrá-ẹrọ daba pe o ti ṣee ṣe lati de ọdọ a iye ti 70% tabi diẹ ẹ sii. Pẹlu gangan baramu o wu Ìtọjú gbigba ila okun lesa ti waye ati ki o kan ga fun ṣiṣe.

Keji, yi opitika-opitika iyipada ṣiṣe. Nigba ti a kekere bajẹ photons le se aseyori kan ga ìyí ti inudidun ati awọn isediwon ṣiṣe ti opitika-opitika iyipada ṣiṣe ti 60-70%. Abajade ṣiṣe jẹ ninu awọn ibiti o 25-35%.

orisirisi awọn atunto

Okun kuatomu lemọlemọfún igbi Generators le jẹ nikan tabi multimode (ifa igbe). Singlemode gbe ga didara tan ina fun awọn ohun elo, ṣiṣẹ tabi rán a tan nipasẹ awọn bugbamu, ati multimode ise okun ẹrọ iyipada le se ina diẹ agbara. O ti wa ni lo fun Ige ati alurinmorin, ati ni pato, fun ooru itoju, ibi ti kan ti o tobi agbegbe ti wa ni se itana.

Awọn gun okun lesa ni substantially kioto-lemọlemọfún ohun elo maa millisecond isọ o npese iru. Maa o jẹ awọn ojuse ọmọ ni 10%. Eleyi nyorisi si kan ti o ga tente oke agbara ju awọn lemọlemọfún mode (ojo melo mẹwa ni igba) ti o ti lo, fun apẹẹrẹ, fun a pulsed liluho. Awọn igbohunsafẹfẹ le jẹ 500 Hz, ti o da lori awọn iye.

Q-pada ni okun ẹrọ iyipada tun ìgbésẹ bi ninu awọn olopobobo. A aṣoju polusi iye jẹ ninu awọn ibiti o ti nanoseconds to microseconds. Awọn gun okun, awọn gun o gba fun Q-pada ti awọn wu Ìtọjú, Abajade ni a to gun polusi.

Okun-ini wa diẹ ninu awọn idiwọn lori awọn Q awose. Awọn nonlinearity ti awọn okun lesa jẹ diẹ significant nitori ti awọn kekere agbelebu-lesese agbegbe ti awọn mojuto, ki awọn tente oke agbara yẹ ki o wa ni itumo lopin. O le lo boya awọn Q iwọn didun yipada, eyi ti pese ti o ga išẹ, tabi opitiki modulators, eyi ti wa ni ti sopọ si opin awọn ti nṣiṣe lọwọ apakan.

Q-Switched isọ le wa ni ariwo ni a okun tabi ni awọn iho resonator. Ohun apẹẹrẹ ti awọn igbehin le ti wa ni ri ninu awọn National Complex kikopa ti iparun igbeyewo (NIF, Livermore, CA), ibi ti awọn okun lesa ni a titunto si oscillator fun 192 ọhun. Kekere isọ ni o tobi slabs ti gilasi doped ni ariwo to megajoules.

Ni okun ẹrọ iyipada pẹlu amuṣiṣẹpọ atunwi igbohunsafẹfẹ da lori awọn ipari ti ṣeto awọn ohun elo ti, bi ninu awọn miiran ipa ti amuṣiṣẹpọ iyika ati polusi iye da lori agbara lati mu losi. Awọn kuru ju ni o wa ni ibiti o ti 50 FS, ati julọ aṣoju - ni ibiti o ti 100 FS.

Laarin ytterbium ati erbium okun, nibẹ ni ohun pataki iyato, nipa eyiti nwọn ṣiṣẹ ni ipo yiyatọ pipinka. Erbium-doped okun emitting ni 1550 nm ni a ekun ti anomalous pipinka. Eleyi gba solitons. Itterbievye awọn okun wa ni a rere tabi deede pipinka; bi awọn kan abajade, nwọn ina isọ pẹlu PCM igbohunsafẹfẹ awose oyè. Bi abajade ti Bragg ààrò o le nilo lati compress awọn polusi ipari.

Nibẹ ni o wa ni ọpọlọpọ ona lati yi awọn fiber-lesa isọ, ni pato fun picosecond ultrafast-ẹrọ. Photonic gara okun le ti wa ni ti ṣelọpọ pẹlu gidigidi kekere ohun kohun fun lagbara iwọn ipa, gẹgẹ bi awọn fun supercontinuum iran. Ni idakeji, awọn photonic kirisita le tun ti wa ni ti ṣelọpọ pẹlu gan tobi nikan-mode mojuto ni ibere lati yago iwọn ipa ni ga agbara.

Rọ photonic gara okun pẹlu tobi mojuto da fun awọn ohun elo to nilo ga agbara. Ọkan ninu awọn ọna ti wa ni moomo atunse ti awọn okun lati yọ eyikeyi ti aifẹ ti o ga ibere igbe nigba ti mimu a yeke ifa mode. Awọn ti kii-linearity ṣẹda harmonics; ati nipa sise iyokuro awọn igbohunsafẹfẹ ti kika, o le ṣẹda a kuru ati ki o to gun wavelengths. Iwọn ipa tun le gbe awọn polusi funmorawon, eyiti o nyorisi hihan igbohunsafẹfẹ Combs.

Awọn supercontinuum orisun bi gan kuru isọ gbe awọn kan lemọlemọfún julọ.Oniranran nipasẹ alakoso awose. Fun apẹẹrẹ, lati ibẹrẹ 6 ps isọ ni 1050 nm, eyi ti o ṣẹda awọn ytterbium okun lesa julọ.Oniranran gba ni ibiti o lati ultraviolet to ju 1600 nm. Miran orisun ti IR-ti fa erbium-supercontinuum orisun ni a wefulenti ti 1550 nm.

ga agbara

Industry ni Lọwọlọwọ awọn ti olumulo ti okun ẹrọ iyipada. Ni ga eletan bayi gbadun agbara ti awọn aṣẹ ti kilowatts lo ninu awọn Oko ile ise. Awọn Oko ile ise ti wa ni gbigbe si isejade ti ga-agbara irin paati lati pade awọn ibeere ti agbara ati ki o wa jo mo rorun lati tobi idana aje. Mora ẹrọ irinṣẹ jẹ gidigidi soro, fun apẹẹrẹ, Punch ihò ninu yi iru irin ati awọn orisun ti soro Ìtọjú ṣe awọn ti o rorun.

Gige irin okun lesa, akawe pẹlu awọn miiran orisi ti kuatomu monomono ni o ni awọn nọmba kan ti anfani. Fun apẹẹrẹ, sunmọ-infurarẹẹdi waveband daradara o gba awọn irin. Tan ina le ti wa ni fi nipasẹ awọn okun, ti o gba robot lati awọn iṣọrọ gbe awọn idojukọ nigba ti gige ati liluho.

Optical okun satisfies ga ibeere fun agbara. Ohun ija US ọgagun, idanwo ni 2014, oriširiši a 6-fiber 5.5-monamona ẹrọ iyipada ni idapo ni ọkan tan ati radiating nipasẹ awọn lara opitika eto. 33 kW kuro ti a lo lati ṣẹgun ohun unmanned eriali ti nše ọkọ. Biotilejepe awọn tan ina ni ko kan nikan-mode, awọn eto jẹ ti awọn anfani, bi o ti gba lati ṣẹda kan okun lesa pẹlu ọwọ wọn jade kuro ninu bošewa, ni imurasilẹ wa eroja.

Ga agbara nikan-mode soro da ina orisun ti IPG Photonics ni 10 kW. Awọn titunto si oscillator fun wa a watt ti opitika agbara, eyi ti o ti pese to ampilifaya ipele ti fa ni 1018 nm pẹlu imọlẹ ti miiran okun ẹrọ iyipada. Gbogbo eto ni o ni a iwọn ti awọn meji refrigerators.

Awọn lilo ti okun ẹrọ iyipada ti wa ni tun tesiwaju si ga agbara Ige ati alurinmorin. Fun apẹẹrẹ, nwọn rọpo resistance alurinmorin, irin dì lohun awọn isoro ti abuku ti awọn ohun elo. Power iṣakoso ati awọn miiran sile faye gba gan kongẹ Ige ekoro, paapa ni igun.

Awọn alagbara julọ multimode okun lesa - fun fun gige awọn irin lati kanna olupese - soke si 100 kW. Awọn eto ti wa ni da lori a apapo ti incoherent tan, ki o ni ko Super ga-didara tan ina. Yi resistance mu okun ẹrọ iyipada wuni fun ile ise.

nja liluho

Multimode okun lesa o wu of 4 kW le ṣee lo fun Ige ati ki o nipon liluho. Idi ti ṣe ti o? Nigba ti Enginners ti wa ni gbiyanju lati se aseyori ile jigijigi resistance ti wa tẹlẹ ile, lati wa ni gidigidi ṣọra pẹlu awọn nja. Nigba ti fi sori ẹrọ ni o, gẹgẹ bi awọn irin iranlọwọ mora Percussion liluho le fa awọn abawọn ati irẹwẹsi nja, ṣugbọn okun ẹrọ iyipada ge lai crushing o.

Ẹrọ iyipada pẹlu kan Q-Switched okun lo fun apẹẹrẹ fun lebeli tabi ni awọn manufacture ti semikondokito Electronics. Wọn ti wa ni tun lo ninu ibiti o Finders: modulu ni o wa ni iwọn ti a ọwọ ni oju-ailewu okun ẹrọ iyipada ti o wu ni 4 kW, awọn igbohunsafẹfẹ ti 50 kHz ati ki o kan polusi iye ti 5-15 NS.

dada itọju

Nibẹ ni nla anfani ni kekere okun ẹrọ iyipada fun bulọọgi ati nanoprocessing. Nigba ti yọ awọn dada Layer, ti o ba ti polusi iye ti wa ni kikuru ju 35 ps, ko si spraying awọn ohun elo ti. Eleyi idilọwọ awọn Ibiyi ti dimples ati awọn miiran undesirable onisebaye. Awọn isọ ni femtosecond ijọba gbe awọn iwọn ipa ti o wa ni ko kókó si awọn wefulenti ati awọn agbegbe agbegbe ni ko kikan, gbigba lati sise lai idaran bibajẹ tabi weakening ti awọn agbegbe agbegbe. Afikun ohun ti, ihò le wa ni ge pẹlu kan to ga ijinle to iwọn - fun apẹẹrẹ, ni kiakia (laarin kan diẹ milliseconds) Kekere ihò ti 1 mm lilo a alagbara, irin 800-FS isọ pẹlu kan igbohunsafẹfẹ ti 1 MHz.

O ti wa ni tun ṣee ṣe lati gbe awọn dada-mu sihin ohun elo, e.g., awọn eniyan oju. Lati ge kan gbigbọn ni oju microsurgery, femtosecond isọ vysokoaperturnym ni wiwọ aifọwọyi lẹnsi ni a ojuami ni isalẹ awọn dada ti awọn oju lai nfa eyikeyi bibajẹ lori dada, ṣugbọn awọn oju nipa run awọn ohun elo ti on a dari ijinle. Awọn dan dada ti cornea, eyi ti o jẹ awọn ibaraẹnisọrọ to fun iran maa wa lodidi. The gbigbọn ti wa ni niya lati isalẹ, le ki o si wa ni fa soke si dada excimer lesa lara lẹnsi. Egbogi miiran ohun elo ni abẹ aijinile ilaluja ni Ẹkọ nipa iwọ-ara, bi daradara bi awọn lilo ti awọn orisi ti opitika eeto tomography.

femtosecond ẹrọ iyipada

Femtosecond ẹrọ iyipada ni Imọ lo lati ṣojulọyin awọn lesa didenukole sipekitirosikopi, filoresenti sipekitirosikopi pẹlu kan ti igba isinyi o ga, ati ki o tun fun gbogbo awọn ohun elo iwadi. Ni afikun, ti won ti wa ni ti nilo fun isejade ti femtosecond igbohunsafẹfẹ comb ti beere fun ni metrology ati gbogbo ẹrọ. Ọkan ninu awọn ti gidi ohun elo ni kukuru igba yoo jẹ awọn atomiki asaju ti awọn GPS awọn satẹlaiti ti a titun iran, eyi ti yoo mu aye yiye.

Nikan igbohunsafẹfẹ okun lesa wa ni ošišẹ ti pẹlu kan asopọ awọ linewidth ti kere ju 1 kHz. Yi ìkan ẹrọ pẹlu kan kekere Ìtọjú o wu agbara lati 10 MW to 1W. Ri ohun elo ni awọn aaye ti awọn ibaraẹnisọrọ, metrology (e.g., ni okun gyroscopes) ati sipekitirosikopi.

Kini tókàn?

Bi fun miiran iwadi ohun elo, o jẹ ṣi kan pupo ti wọn wa ni iwadi. Fun apẹẹrẹ, ologun ina-, eyi ti o le wa ni loo ni awọn agbegbe miiran, eyi ti oriširiši ni apapọ a fiber-lesa nibiti lati gba a ga tan ina lilo awọn soro tabi asopọ awọ apapo. Bi awọn kan abajade, diẹ agbara ti waye ni kan nikan-mode tan ina.

Production ti okun ẹrọ iyipada wa ni dagba nyara, paapa fun awọn Oko ile ise aini. Bakannaa, nibẹ ni a rirọpo ti kii-fibrous okun ẹrọ. Ni afikun si gbogbo awọn ilọsiwaju ninu iye owo ati iṣẹ, nibẹ ni o wa siwaju sii to wulo femtosecond ẹrọ iyipada ati supercontinuum orisun. Okun ẹrọ iyipada okan diẹ Koro ati ki o di orisun kan ti yewo fun awọn miiran orisi ti ẹrọ iyipada.