อ้างอิงการเลือกใช้เลเซอร์ไฟเบอร์โหมดเดียว

อ้างอิงในการเลือกเลเซอร์ไฟเบอร์โหมดเดียว
ในการใช้งานจริง การเลือกโหมดเดี่ยวที่เหมาะสมไฟเบอร์เลเซอร์จำเป็นต้องมีการชั่งน้ำหนักพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างเป็นระบบ เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพตรงตามข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งาน สภาพแวดล้อมการทำงาน และข้อจำกัดด้านงบประมาณ ส่วนนี้จะนำเสนอวิธีการเลือกใช้งานจริงโดยพิจารณาจากข้อกำหนด
กลยุทธ์การเลือกใช้ตามสถานการณ์การใช้งาน
ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับเลเซอร์แตกต่างกันอย่างมากในแต่ละสถานการณ์การใช้งาน ขั้นตอนแรกในการเลือกคือการชี้แจงความต้องการหลักของแอปพลิเคชัน
การประมวลผลวัสดุที่มีความแม่นยำและการผลิตระดับไมโคร-นาโน: การใช้งานเหล่านี้ประกอบด้วยการตัดละเอียด การเจาะ การหั่นแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ การทำเครื่องหมายระดับไมครอน และการพิมพ์ 3 มิติ เป็นต้น เลเซอร์เหล่านี้มีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับคุณภาพของลำแสงและขนาดจุดโฟกัส ควรเลือกเลเซอร์ที่มีค่า M² ใกล้เคียงกับ 1 มากที่สุด (เช่น <1.1) กำลังไฟฟ้าขาออกต้องพิจารณาจากความหนาของวัสดุและความเร็วในการประมวลผล โดยทั่วไป กำลังไฟฟ้าตั้งแต่สิบถึงร้อยวัตต์สามารถตอบสนองความต้องการของการประมวลผลระดับไมโครส่วนใหญ่ได้ ในแง่ของความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตรเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการประมวลผลวัสดุโลหะส่วนใหญ่ เนื่องจากอัตราการดูดซับสูงและต้นทุนต่อวัตต์ของกำลังเลเซอร์ต่ำ
การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการวัดระดับสูง: สถานการณ์การใช้งานประกอบด้วยแหนบแบบออปติคัล ฟิสิกส์อะตอมเย็น สเปกโทรสโกปีความละเอียดสูง และอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ สาขาเหล่านี้มักให้ความสำคัญกับความเป็นสีเดียว เสถียรภาพความถี่ และประสิทธิภาพของสัญญาณรบกวนของเลเซอร์อย่างมาก ควรให้ความสำคัญกับแบบจำลองที่มีความกว้างของเส้นแคบ (แม้แต่ความถี่เดียว) และสัญญาณรบกวนความเข้มต่ำ ควรเลือกความยาวคลื่นตามเส้นเรโซแนนซ์ของอะตอมหรือโมเลกุลเฉพาะ (ตัวอย่างเช่น 780 นาโนเมตรมักใช้สำหรับการทำความเย็นอะตอมรูบิเดียม) โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องมีเอาต์พุตแบบไบแอสสำหรับการทดลองการรบกวน ความต้องการพลังงานโดยทั่วไปไม่สูงนัก และมักจะเพียงพอสำหรับพลังงานหลายร้อยมิลลิวัตต์ถึงหลายวัตต์
การแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพ: การประยุกต์ใช้งาน ได้แก่ การผ่าตัดตา การรักษาผิวหนัง และการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์ ความปลอดภัยของดวงตาเป็นปัจจัยสำคัญอันดับแรก ดังนั้นเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร หรือ 2 ไมโครเมตร ซึ่งอยู่ในช่วงความปลอดภัยของดวงตาจึงมักถูกเลือกใช้ สำหรับการวินิจฉัยโรค จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับเสถียรภาพของพลังงาน ส่วนสำหรับการรักษา ควรเลือกพลังงานที่เหมาะสมตามความลึกของการรักษาและความต้องการพลังงาน ความยืดหยุ่นของการส่งผ่านแสงเป็นข้อได้เปรียบหลักสำหรับการใช้งานดังกล่าว
การสื่อสารและการตรวจจับ: การตรวจจับด้วยไฟเบอร์ออปติก liDAR และการสื่อสารด้วยแสงในอวกาศเป็นการใช้งานทั่วไป สถานการณ์เหล่านี้จำเป็นต้องใช้เลเซอร์ให้มีความน่าเชื่อถือสูง ปรับตัวตามสภาพแวดล้อมได้ และมีเสถียรภาพในระยะยาว แบนด์ 1550 นาโนเมตรกลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการเนื่องจากมีการสูญเสียการส่งข้อมูลต่ำที่สุดในสายใยแก้วนำแสง สำหรับระบบตรวจจับแบบโคฮีเรนต์ (เช่น ไลดาร์แบบโคฮีเรนต์) จำเป็นต้องใช้เลเซอร์โพลาไรซ์เชิงเส้นที่มีความกว้างของเส้นที่แคบมากเป็นออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่
2. การเรียงลำดับความสำคัญของพารามิเตอร์หลัก
เมื่อเผชิญกับพารามิเตอร์จำนวนมาก การตัดสินใจสามารถทำได้โดยยึดตามลำดับความสำคัญต่อไปนี้:
พารามิเตอร์ที่สำคัญ: ขั้นแรก ให้พิจารณาความยาวคลื่นและคุณภาพของลำแสง ความยาวคลื่นถูกกำหนดโดยข้อกำหนดพื้นฐานของการใช้งาน (คุณสมบัติการดูดซับของวัสดุ มาตรฐานความปลอดภัย เส้นเรโซแนนซ์อะตอม) และโดยปกติแล้วจะไม่มีช่องว่างสำหรับการประนีประนอม คุณภาพของลำแสงเป็นตัวกำหนดความเป็นไปได้พื้นฐานของการใช้งานโดยตรง ตัวอย่างเช่น การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงไม่สามารถรับเลเซอร์ที่มีขนาด M² สูงเกินไปได้
พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ: ประการที่สอง ให้คำนึงถึงกำลังขับและความกว้างของเส้น/โพลาไรเซชัน กำลังขับต้องเป็นไปตามเกณฑ์พลังงานหรือข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพตามการใช้งาน คุณลักษณะของความกว้างของเส้นและโพลาไรเซชันถูกกำหนดโดยพิจารณาจากเส้นทางทางเทคนิคเฉพาะของการใช้งาน (เช่น เกี่ยวข้องกับสัญญาณรบกวนหรือการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า) พารามิเตอร์เชิงปฏิบัติ: สุดท้าย ให้พิจารณาเสถียรภาพ (เช่น เสถียรภาพของกำลังขับในระยะยาว) ความน่าเชื่อถือ (ระยะเวลาการทำงานที่ปราศจากข้อผิดพลาด) การใช้พลังงานปริมาณมาก ความเข้ากันได้ของอินเทอร์เฟซ และต้นทุน พารามิเตอร์เหล่านี้มีผลต่อความยากในการผสานรวมและต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของเลเซอร์ในสภาพแวดล้อมการทำงานจริง

3. การเลือกและการตัดสินระหว่างโหมดเดียวและหลายโหมด
แม้ว่าบทความนี้จะเน้นที่โหมดเดียวไฟเบอร์เลเซอร์สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจความจำเป็นในการเลือกใช้งานจริงอย่างชัดเจนถึงความจำเป็นในการเลือกใช้งานแบบโหมดเดียว เมื่อข้อกำหนดหลักของการใช้งานคือความแม่นยำในการประมวลผลสูงสุด พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด ความสามารถในการโฟกัสสูงสุด หรือระยะการส่งข้อมูลที่ยาวที่สุด เลเซอร์ไฟเบอร์โหมดเดียวจึงเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด ในทางกลับกัน หากการใช้งานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมแผ่นโลหะหนา การเคลือบผิวพื้นที่ขนาดใหญ่ หรือการส่งกำลังสูงระยะสั้น และความต้องการความแม่นยำสัมบูรณ์ไม่สูง เลเซอร์ไฟเบอร์แบบหลายโหมดอาจเป็นทางเลือกที่ประหยัดและใช้งานได้จริงมากกว่า เนื่องจากมีกำลังรวมสูงกว่าและต้นทุนต่ำกว่า