Застосування 1550 нм волоконних лазерів

1550 нм волокно -лазери-це лазер з середини інфрачервоного на основі волокна, легованого Erbium (EDF) або коефіцієнтнево-колодне волокно ER\/YB (ER\/YB Co-Doped Fiber). Оскільки його довжина хвилі знаходиться в межах безпечного очного діапазону і високо відповідає вікну найнижчих втрат (~ 0. 2 дБ\/км) кварцового волокна, 1550 нм лазерів широко використовуються в оптичних комунікаціях, лідарі, медикаментозному лікуванні, промисловому переробці та національній обороні.

Останніми роками, при швидкому розвитку волоконно -лазерної технології, 1550 нм лазери здійснили значні прориви потужності, якості променя та настройності. Ця стаття систематично вводить технічні принципи та основні переваги 1550 нм волоконних лазерів та детально обговорює свої конкретні програми в різних галузях. Нарешті, це сподівається на майбутні тенденції розвитку.

Технічні принципи та переваги 1550 нм волоконних лазерів
1. Принцип роботи
1550 нм волоконні лазери зазвичай використовують волокно, пов'язані з ербієм, як середнє значення для посилення та 980 нм або 1480 нм лазерних діодів (LDS) як джерела насоса. Коли іони ERBIUM (er³⁺) поглинають енергію насосного світла, виникають переходи рівня енергії та випромінюють лазерне світло з довжиною хвилі 1550 нм під час релаксації. Його перехід на рівні енергії можна спростити наступним чином:

Ґрунтовий стан (⁴i₁₅\/₂) → збуджений стан (⁴i₁₃\/₂): фотони 1550 нм генеруються через нерадіативні переходи.

У коефіцієнтах, що спираються на Erbium-ytterbium, іони Ytterbium (yb³⁺) можуть підвищити ефективність поглинання насоса та підвищити потужність лазерної виходу.

2. Технічні переваги

Порівняно з іншими лазерами довжини хвилі (наприклад, 1064 нм, 10,6 мкМ Co₂ Lasers), 1550 нм волоконні лазери мають такі переваги:

Безпека очей

Коефіцієнт небезпеки сітківки (MPE, максимально допустима експозиція) 1550 нм лазерів значно нижчий, ніж у видимого світла та майже інфрачервоних лазерів (таких як 1064 нм), що робить його безпечнішим у відкритих середовищах (таких як LIDAR, військові застосування).

Втрата передачі низької клітковини

155 0 нм розташований у третьому вікні передачі кварцового волокна (діапазон C, 1530-1565 нм) із втратою лише приблизно 0,2 дБ\/км, що підходить для оптичних комунікацій на великі відстані.

Висока якість променя та стабільність

Хвильова структура волоконного лазера надає йому якість променя, близьку до межі дифракції (M²≈1), яка підходить для точної обробки та оптичного зондування.

Налаштування та вузька ширина ліній

Через волокнисту решітку (FBG) або налаштований фільтр, налаштування довжини хвилі (наприклад, 1520-1620 нм) та вузький вихідний вихідний вихідний вихідний рівень, що підходить для когерентної оптичної комунікації та лазерної спектроскопії.

Висока масштабованість потужності

Використовуючи структуру підсилювача потужності головного осцилятора (MOPA), волокно-волоконне лазер 1550 нм може досягти виходу на рівні кіловатта, задовольняючи потреби промислового різання, лідара тощо.

Основні застосування 1550 нм волоконних лазерів
1. Волокно-оптична комунікація та передача даних
1550 нм - це основна довжина хвилі оптичного зв'язку, а основні її програми включають:

(1) волоконно-оптичне спілкування на великі відстані
Характеристики низьких втрат лазерів 1550 нм роблять його кращим джерелом світла для оптичних кабелів підводних човнів та міжконтинентальних комунікацій. Наприклад, оптична кабельна система трансмаринського підводного човна в основному використовує технологію мультиплексування мультиплексування довжини довжини довжини хвилі (DWDM) у діапазоні C (1530-1565 нм), а ємність передачі одно волокниць може досягати більше 100 ТБП.

(2) Мультиплексування дивізії довжини довжини хвилі (DWDM)
У центрах обробки даних та 5G мережі DWDM Technology використовує декілька каналів довжини хвилі (наприклад, 40\/80\/160 каналів) поблизу 1550 нм для досягнення високошвидкісної передачі даних та покращення використання пропускної здатності волокон.

(3) узгоджене оптичне спілкування
Вузька ширина лінії 1550 нм (ширина лінії<100 kHz) combined with high-order modulation formats (such as QPSK, 16-QAM) can achieve a single-wavelength transmission rate of more than 100 Gbps, and are widely used in backbone networks and metropolitan area networks.

2. Лідар і дистанційне зондування
(1) Автономне водіння
Порівняно з 905 нм LIDAR, 1550 нм Lidar має більш сильне проникнення в атмосферу та безпеку очей, і став основним вибором для висококласного автономного водіння (наприклад, Waymo та Luminar). Наприклад, Iris Lidar Luminar використовує волоконний лазер 1550 нм з відстані виявлення до 250 метрів.

(2) Атмосферне дистанційне зондування та метеорологічний моніторинг
Диференціальне поглинання LIDAR (Dial) використовує 1550 нм лазерів для виявлення концентрації водяної пари (H₂O) та вуглекислого газу (CO₂) в атмосфері для дослідження клімату та моніторингу забруднення.

3. Медичний та біо-зображення
(1) Лазерна краса та лікування шкіри
1550 нм, що не єблативні дробові лазери (наприклад, Fraxel) можуть стимулювати регенерацію колагену і використовуються для косметичних застосувань, таких як видалення зморшок та відновлення рубців.

При лікуванні судин 1550 нм лазери можуть вибірково нагрівати гемоглобін для закритого лікування павутинних вен та варикозних вен.

(2) Оптична когерентна томографія (OCT)
Системи 1550 нм OCT (такі як офтальмологічний OCT) мають глибшу глибину проникнення тканин (~ 2 мм) і можуть бути використані для ранньої діагностики захворювань сітківки та глаукоми.

4. Промислова переробка та зондування
(1) Точна обробка матеріалів
1550 нм лазери підходять для тонкого різання та маркування пластмасів та полімерних плівок і широко використовуються в електронній упаковці та гнучкому виробництві ланцюга.

(2) волоконно -оптичне зондування
1550 нм датчиків на основі решітки волокна (FBG) можуть бути використані для моніторингу деформацій та змін температури в таких структурах, як мости, літаки та нафтові трубопроводи для досягнення конструкційного моніторингу здоров'я (SHM).

5. Захист та безпека
(1) Вільна космічна оптична комунікація (FSO)
Анти-інтерференція та низька ймовірність перехоплення (LPI) лазера 1550 нм роблять його ідеальним вибором для військових конфіденційних комунікацій.

(2) Інфрачервоні контрзаходи та лазерне осліплення
Лазер з високою потужністю 1550 нм може бути використаний для втручання в інфрачервоні ракети або як не летальна лазерна сліпуча зброя.

Майбутні тенденції розвитку
Ультрашвидкі волокнисті лазери
1550 нм фемтосекундних лазерів мають широкі перспективи застосування в нелінійній оптиці (наприклад, покоління терагерца) та мікро-нано.
Фотона інтеграція та кремнієва фотоніка
1550 нм лазерних мікросхем на основі кремнієвої фотоніки можуть зменшити витрати на оптичні модулі комунікації та сприяти розробці оптичного взаємозв'язку в центрах обробки даних.
Квантова комунікація та обчислення
Одиничні джерела фотонів 1550 нм мають велике значення при розподілі квантових ключів (QKD) та оптичних квантових обчислень.

1550 нм волоконні лазери стали ключовими технологіями в оптичних комунікаціях, лідарах, медичних та захисних полях через їх переваги, такі як безпека очей, низька втрата та висока якість променя. В майбутньому, розробляючи надшвидкі лазери, фотонну інтеграцію та квантову технологію, сфера застосування 1550 нм волоконних лазерів буде додатково розширена, сприяючи постійним інноваціям у галузі оптоелектроніки.

Контактна інформація:

Якщо у вас є якісь ідеї, не соромтеся поговорити з нами. Незалежно від того, де наші клієнти та які наші вимоги, ми будемо слідувати нашій меті, щоб забезпечити нашим клієнтам високу якість, низькі ціни та найкращу послугу.