เอกสารอ้างอิงสำหรับการเลือกใช้เลเซอร์ไฟเบอร์แบบโหมดเดี่ยว

เอกสารอ้างอิงสำหรับการคัดเลือกเลเซอร์ไฟเบอร์แบบโหมดเดี่ยว
ในการใช้งานจริง การเลือกโหมดเดี่ยวที่เหมาะสมนั้นสำคัญเลเซอร์ไฟเบอร์จำเป็นต้องมีการพิจารณาพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างเป็นระบบเพื่อให้มั่นใจว่าประสิทธิภาพตรงกับข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชัน สภาพแวดล้อมการทำงาน และข้อจำกัดด้านงบประมาณ ส่วนนี้จะนำเสนอวิธีการเลือกใช้งานจริงโดยอิงตามข้อกำหนดต่างๆ
กลยุทธ์การคัดเลือกโดยพิจารณาจากสถานการณ์การใช้งาน
ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับเลเซอร์ความต้องการจะแตกต่างกันอย่างมากในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ขั้นตอนแรกในการเลือกคือการระบุความต้องการหลักของแอปพลิเคชันให้ชัดเจน
การแปรรูปวัสดุที่มีความแม่นยำสูงและการผลิตระดับไมโครและนาโน: การใช้งานดังกล่าวรวมถึงการตัดละเอียด การเจาะ การตัดแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ การทำเครื่องหมายระดับไมครอน และการพิมพ์ 3 มิติ เป็นต้น การใช้งานเหล่านี้มีความต้องการคุณภาพลำแสงและขนาดจุดโฟกัสที่สูงมาก ควรเลือกเลเซอร์ที่มีค่า M² ใกล้เคียงกับ 1 มากที่สุด (เช่น <1.1) กำลังเอาต์พุตต้องกำหนดตามความหนาของวัสดุและความเร็วในการประมวลผล โดยทั่วไปแล้ว กำลังไฟตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อยวัตต์สามารถตอบสนองความต้องการของการประมวลผลระดับไมโครส่วนใหญ่ได้ ในแง่ของความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตรเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้สำหรับการประมวลผลวัสดุโลหะส่วนใหญ่ เนื่องจากมีอัตราการดูดซับสูงและต้นทุนต่อวัตต์ของกำลังเลเซอร์ต่ำ
งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการวัดขั้นสูง: สถานการณ์การใช้งานรวมถึงแหนบแสง ฟิสิกส์อะตอมเย็น สเปกโทรสโกปีความละเอียดสูง และอินเตอร์เฟอโรเมตรี สาขาเหล่านี้มักต้องการเลเซอร์ที่มีความบริสุทธิ์ของสีสูง ความเสถียรของความถี่ และประสิทธิภาพด้านสัญญาณรบกวนต่ำ ควรให้ความสำคัญกับรุ่นที่มีความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบ (แม้กระทั่งความถี่เดียว) และสัญญาณรบกวนความเข้มต่ำ ควรเลือกความยาวคลื่นโดยพิจารณาจากเส้นเรโซแนนซ์ของอะตอมหรือโมเลกุลเฉพาะ (ตัวอย่างเช่น 780 นาโนเมตร มักใช้สำหรับการทำความเย็นอะตอมรูบิเดียม) โดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องมีเอาต์พุตที่รักษาไบแอสไว้สำหรับการทดลองอินเตอร์เฟอโรเมตรี ความต้องการพลังงานโดยทั่วไปไม่สูงมากนัก และหลายร้อยมิลลิวัตต์ถึงหลายวัตต์ก็มักจะเพียงพอ
ด้านการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพ: การใช้งานรวมถึงการผ่าตัดตา การรักษาผิวหนัง และการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์ ความปลอดภัยของดวงตาเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ดังนั้นจึงมักเลือกใช้เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร หรือ 2 ไมโครเมตร ซึ่งอยู่ในช่วงที่ปลอดภัยต่อดวงตา สำหรับการใช้งานด้านการวินิจฉัยโรค จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับความเสถียรของกำลังไฟ สำหรับการใช้งานด้านการรักษา ควรเลือกกำลังไฟที่เหมาะสมตามความลึกของการรักษาและความต้องการพลังงาน ความยืดหยุ่นในการส่งผ่านแสงเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในการใช้งานดังกล่าว
การสื่อสารและการตรวจจับ: การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสง, LiDAR และการสื่อสารด้วยแสงในอวกาศ เป็นแอปพลิเคชันทั่วไป สถานการณ์เหล่านี้ต้องการเลเซอร์เพื่อให้มีความน่าเชื่อถือสูง ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี และมีเสถียรภาพในระยะยาว ย่านความถี่ 1550 นาโนเมตรจึงกลายเป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมเนื่องจากมีการสูญเสียการส่งผ่านในใยแก้วนำแสงต่ำที่สุด สำหรับระบบตรวจจับแบบโคherent (เช่น ไลดาร์แบบโคherent) จำเป็นต้องใช้เลเซอร์โพลาไรซ์เชิงเส้นที่มีความกว้างของเส้นสเปกตรัมแคบมากเป็นออสซิลเลเตอร์ภายใน
2. การจัดลำดับความสำคัญของพารามิเตอร์หลัก
เมื่อเผชิญกับตัวแปรมากมาย การตัดสินใจสามารถทำได้โดยพิจารณาจากลำดับความสำคัญดังต่อไปนี้:
พารามิเตอร์ที่สำคัญ: อันดับแรก ต้องกำหนดความยาวคลื่นและคุณภาพของลำแสง ความยาวคลื่นถูกกำหนดโดยข้อกำหนดที่สำคัญของการใช้งาน (ลักษณะการดูดซับของวัสดุ มาตรฐานความปลอดภัย เส้นเรโซแนนซ์ของอะตอม) และโดยปกติแล้วไม่สามารถประนีประนอมได้ คุณภาพของลำแสงเป็นตัวกำหนดความเป็นไปได้พื้นฐานของการใช้งานโดยตรง ตัวอย่างเช่น การตัดเฉือนที่ต้องการความแม่นยำสูงไม่สามารถใช้เลเซอร์ที่มีค่า M² สูงเกินไปได้
พารามิเตอร์ด้านประสิทธิภาพ: ประการที่สอง ให้ความสำคัญกับกำลังเอาต์พุตและความกว้างของเส้นสเปกตรัม/โพลาไรเซชัน กำลังต้องเป็นไปตามเกณฑ์พลังงานหรือข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน ความกว้างของเส้นสเปกตรัมและลักษณะโพลาไรเซชันจะถูกกำหนดตามวิธีการทางเทคนิคเฉพาะของแอปพลิเคชัน (เช่น มีการรบกวนหรือการเพิ่มความถี่หรือไม่) พารามิเตอร์เชิงปฏิบัติ: สุดท้าย พิจารณาถึงความเสถียร (เช่น ความเสถียรของกำลังเอาต์พุตในระยะยาว) ความน่าเชื่อถือ (เวลาการทำงานโดยปราศจากข้อผิดพลาด) การใช้พลังงานต่อปริมาตร ความเข้ากันได้ของอินเทอร์เฟซ และต้นทุน พารามิเตอร์เหล่านี้ส่งผลต่อความยากในการรวมระบบและต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของเลเซอร์ในสภาพแวดล้อมการทำงานจริง

3. การเลือกและการตัดสินใจระหว่างโหมดเดียวและหลายโหมด
แม้ว่าบทความนี้จะเน้นไปที่โหมดเดียวก็ตามเลเซอร์ไฟเบอร์สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจอย่างชัดเจนถึงความจำเป็นในการเลือกใช้เลเซอร์แบบซิงเกิลโหมดในการใช้งานจริง เมื่อข้อกำหนดหลักของแอปพลิเคชันคือความแม่นยำในการประมวลผลสูงสุด พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด ความสามารถในการโฟกัสสูงสุด หรือระยะการส่งผ่านที่ยาวที่สุด เลเซอร์ไฟเบอร์แบบซิงเกิลโหมดจึงเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องเพียงอย่างเดียว ในทางกลับกัน หากแอปพลิเคชันส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมแผ่นหนา การปรับสภาพพื้นผิวพื้นที่ขนาดใหญ่ หรือการส่งกำลังสูงในระยะสั้น และความต้องการความแม่นยำโดยรวมไม่สูง เลเซอร์ไฟเบอร์แบบมัลติโหมดอาจเป็นตัวเลือกที่ประหยัดและใช้งานได้จริงมากกว่า เนื่องจากมีกำลังรวมสูงกว่าและต้นทุนต่ำกว่า