2020年3月10日火曜日

2020年1月13日月曜日

450nm 50W 半導体レーザーの強力なレーザービーム

450nmの高出力青色レーザーシステムで、最大出力は50000mWです。 ヒートシンクをレーザーヘッドに追加できます。 また、出力電力は電流を調整することで調整できます。 このレーザーには、CW / TTL /アナログ変調の3つの動作モードがあります。 今すぐ確認しましょう。



2020年1月3日金曜日

1550nm 狭線幅 ファイバーレーザー

1 はじめに

ファイバーレーザーセンサーの光源として、狭い線幅のファイバーレーザーには、電磁場への干渉、安全性、小型サイズ、およびリモートコントロールの特性があります。現在、単一の縦モードの狭い線幅のファイバーレーザーを得るための3つのスキームがあります。 1)空洞内で遭遇する光波の偏光状態を制御することにより、定在波効果によって引き起こされる空間的なホールバーニングを排除する非コヒーレント技術。 2)周波数を選択し、モードホッピングボディの飽和吸収を抑制するために、レーザーキャビティにポンプされていないドープファイバを追加します。 3)DFBファイバーレーザーおよびショートキャビティDBRファイバーレーザーを含む、ショートキャビティファイバーレーザー。 3つのスキームを比較すると、スキーム1と2には複数の偏光コントローラーを使用する必要があり、それらのほとんどは環状キャビティ構造であり、制御が難しく、変換効率が低く、出力電力が非常に低いことがわかります。スキーム3の構造は単純ですが、出力パワーは200mWを超え、スロープは効率が24であり、ポンプ法を使用して短ゲインファイバで高出力パワーを実現する方法と、特別なパッケージングを実現する方法に問題があります。超短キャビティDBR構造ファイバーレーザーも中国で研究されていますが、レーザーの効率は低く、最大出力は11 mWで、線幅はMHzの範囲で制限されています。
この論文では、デュアルファイバーグレーティングベリーペロー(FBG F-P)キャビティモード選択を備えた高ファイバードープEr3 +線形キャビティー狭線幅ファイバーレーザーを開発しました。ファイバーレーザーは、非コヒーレント技術、高出力、高エネルギー変換効率、非常に狭い線幅を兼ね備えており、シンプルな構造、すべてのファイバー化、高い信号対雑音比の特性を備えており、精密ファイバーセンシングシステム。

2 狭線幅ファイバーレーザーの実験結果

ファイバーレーザーは、主に2つのFBG F-Pキャビティと高ドープEr3 +ファイバーリニアキャビティで構成されています。実験のセットアップを図1に示します。レーザーのゲイン媒体は、長さ3m、波長978nmでのピーク吸収係数17dB / m、ピーク吸収係数30の高ドープEr3 +ファイバーです。 1 550 nmの波長でdB / m。実験では、双方向ポンピング法が使用されました。励起光源は、中心波長976nmのLDです。 LD 1とLD 2の最大励起パワーは、それぞれ76mWと69mWでした。マルチ縦モード振動を引き起こす線形空洞構造の空間的ホールバーニング効果により、全ファイバー構造のファラデー回転子(FR)を使用すると、次の方法で往復ビームの偏光状態を変更できます。 90°、それによりファイバーレーザーを破壊します。定在波の形成条件は、スペースホールバーニングの影響を抑えることができます。


図1:狭線幅ファイバーレーザーの実験装置

FBG F-Pキャビティの構造を図2に示します。FBGF-Pキャビティは、一般的なシングルモードファイバでエッチングされ、グレーティング間の距離は1 cmであり、キャビティの全長は5 cmを超えません。帯域幅AS E光源で測定したFBG F-P空洞反射スペクトルを図3に示します。FBGF-PⅠは、反射率50、全反射率80の2つのFBGで構成されています。 FBG FPⅡは反射率80の2つのFBBで構成され、全反射率は99です。実験では、FBG FPキャビティはキャビティミラーとして機能し、挿入されたFPキャビティモード選択として機能します。レーザーの全繊維化。 FBG FPキャビティの出力スペクトル線の数は、FPキャビティのキャビティ長とFBGの反射帯域幅によって決まります。 FBG FPキャビティのキャビティ長が短いほど、出力ライン間隔が大きくなり、FBGの反射帯域幅が狭くなり、FPキャビティが保持できます。モードの数が少ないほど、通常のFPキャビティよりも周波数選択特性が優れています。最後に、ゲインの飽和により、いくつかの縦モードのモード競合では、中心周波数の単一縦モードが支配的であり、最終的に単一縦モードのレーザー出力が得られます。


図2:FBG F-Pキャビティの模式図


図3:FBG F-Pキャビティの反射率スペクトル


Ando6319スペクトルアナライザーを使用して、実験を記録しました。分光計の最高精度は0.01 nmでした。出力光パワーは、光パワーメーターで正確に測定されます。励起光パワーが11 mWになると、レーザーが振動し始めます。励起パワーが増加すると、安定したスペクトル線が得られ始め、スペクトル線の3 dBの線幅は励起光パワーの増加による影響を受けません。図4は、5 nmのスキャン範囲と0.01 nmの精度の出力スペクトルを示しています。分析分光計の出力レーザーの中心波長は1 550 nm、3 dBです。

ライン幅は0.01 nm未満で、信号対雑音比は50 dBを超えています。 1時間の連続観察後、レーザーでモードホッピング現象は発生せず、波長ドリフト範囲は0.01 nm未満でした。励起光パワーが最大145 mWの場合、出力パワーは73 mW、光から光への変換効率は50、スロープ効率は55です。図5は、励起パワーの関数としての出力パワーを示しています。図から、出力がポンピング電力の増加に比例して変化することがわかります。


図4:ファイバーレーザーの狭い線幅の出力スペクトル


図5:出力電力とポンプ電力


3 自己ヘテロダイン線幅測定の実験結果

現在、kHzレベルのレーザーの線幅の測定には、遅延自己ヘテロダイン/ゼロ差分分光法があります。セルフヘテロダイン方式と比較すると、周波数シフターは不要ですが、標準のRFスペクトラムアナライザーで直接測定することはできません。改良された自己ヘテロダイン測定システム[15]は、位相変調器とローカルRF発振器を追加する必要がありますが、これは自己ヘテロダイン測定システムよりも複雑です。正確なレーザー線幅を得るために、ファイバーレーザー線幅は、遅延自己ヘテロダイン法を使用して測定されました。
遅延自己ヘテロダイン法の実験システムを図6に示します。実験システム全体は、10 kmのシングルモードファイバー遅延線、中心周波数70 MHzの音響光学周波数シフター、2つの1×2で構成されます。 3 dBファイバーカプラー、光検出器、AD-VANTEST R3267 RFスペクトラムアナライザー。遅延自己ヘテロダイン測定法の測定精度は、ファイバ遅延線の長さに関係しています[16]。計算によると、10 kmのファイバ遅延線の測定精度は10 kHzです。レーザーの線幅の測定結果を図7に示します。RFスペクトルアナライザーによって取得されたスペクトル線の3 dB帯域幅は5 kHzです。測定精度の制限により、ファイバーレーザーの3 dBの線幅は10 kHz未満と見なされます。


図6:遅延自己ヘテロダイン測定の実験セットアップ


図7:10 km遅延ファイバで測定されたヘテロダイン信号

4 結論

非コヒーレント技術と組み合わせて、2つの短いFBG F-Pキャビティモードを選択することにより、空間的ホールバーニングの影響を抑制するための全ファイバーFRの使用により、単一の縦モード狭線幅ファイバーレーザーが開発されました。出力特性が示されています。しきい値励起光パワーは11 mW、出力信号光パワーは73 mW、スロープ効率は55に達します。レーザーの出力波長は1550 nmで、スペクトルは安定しており、信号対雑音比は高いです。 。 10 kmのシングルモードファイバー遅延線を使用して、遅延自己ヘテロダインの線幅を測定しました。測定精度の制限により、ファイバーレーザーの3 dBライン幅は最終的に10 kHz未満でした。

2020年1月2日木曜日

2020-2024ファイバーレーザー市場の分析と予測

2019年には、材料加工セクターの市場シェアが大きく、この傾向は予測期間中も続くと予想されます。小型電子部品の加工や製造などの要素は、市場での地位を維持するための材料加工の分野で重要な役割を果たします。ただし、希土類元素の供給制限、代替品の存在、経済成長の鈍化などのマクロ経済的要因は、予測期間中のファイバーレーザー産業の成長を妨げる可能性があります。



積層造形におけるファイバーレーザーの需要の増加

ファイバーレーザーは、積層造形プロセスの重要な部分です。このプロセスにより、材料の無駄が大幅に削減され、生産ステップの数が削減され、在庫の数とアセンブリに必要なさまざまな部品が削減されます。さらに、レーザー材料の堆積や選択的なレーザー溶解などの金属ベースの3D印刷プロセスでは、ファイバーレーザーを使用して金属粉末を溶接し、高品質のコンポーネントを製造します。これにより、市場のサプライヤーが積層造形プロセス用のファイバーレーザーを提供して、プロトタイプやユニークなコンポーネントを製造することがさらに奨励されます。したがって、アディティブマニュファクチャリングの需要の増加により、世界のファイバーレーザー市場は予測期間中に年間成長率13%で拡大します。

ファイバーレーザーの技術的進歩

サプライヤーは、ナノ秒パルスファイバーレーザーの開発に注力しています。これらのレーザーは、レーザーアブレーション、トリミング、マイクロマシニング、シリコン切断など、いくつかのタイプの産業アプリケーションに最適です。これらのナノ秒ファイバーレーザーは、幅広いパルス繰り返し率を提供し、安定性と信頼性を向上させます。さらに、エレクトロニクス業界では、抵抗器と導体のトリミング、セラミック基板のマーキング、透明基板からの薄層の除去などのアプリケーションで、技術的に高度なファイバーレーザーが使用されています。この開発は、市場全体の成長にプラスの影響を与えると予想されます。

2019年12月31日火曜日

CivilLasersの685nmファイバー結合レーザー 赤色レーザービーム

 これは赤色ファイバー結合レーザーで、波長は685nmです。 3つの作業モード、CWおよびTTL /アナログ変調があります。 変調作業モードを使用する場合、レーザーには「Mode Input」BNCインターフェースで0〜5Vの信号を入力する必要があります。 確認しましょう。


2019年12月30日月曜日

物理学者はナノレーザー設計で重要な進歩を遂げる

レーザーは、家電、医療、産業、通信、その他の分野で広く使用されています。数年前、科学者はナノレーザーの概念を導入しました。その設計は、何十年も使用されてきたヘテロ構造に基づいた従来の半導体レーザーに似ています。違いは、ナノレーザーの空洞が非常に小さく、放射する光の波長に比例することです。主に可視光と赤外光を生成するため、サイズは約100万分の1メートルです。


ナノレーザーには、マクロレーザーとは異なる独自の特性があります。ただし、ナノレーザーの出力放射がコヒーレントである電流を特定することはほとんど不可能です。さらに、実際のアプリケーションでは、ナノレーザーの2つの状態を区別することが重要です。高電流でのコヒーレント出力を伴う実際のレーザー効果と、低電流での非コヒーレント出力を伴うLEDのような状態です。モスクワ物理研究所の研究者は、ナノレーザーをどのような状況で実際のレーザーと呼ぶことができるかを決定する方法を開発しました。

近い将来、ナノレーザーは光集積回路に統合される予定です。集積光回路では、それらはフォトニック導波路に基づく新世代の高速相互接続に使用され、CPUおよびGPUのパフォーマンスが桁違いに向上します。同様に、光ファイバーインターネットの出現により、接続速度が向上し、エネルギー効率も向上しました。

これまでのところ、これがナノレーザーの唯一の可能な用途ではありません。研究者はすでに、数百分の1メートルのサイズの化学センサーとバイオセンサーを開発していますが、機械的ストレスセンサーは数十億分の1メートルのサイズです。ナノレーザーは、人間を含む生体のニューロンの活動を制御するためにも使用されると期待されています。


図1.(A)従来のマクロレーザーの出力パワーと(B)特定の温度での典型的なナノスケールレーザーのポンプ電流依存性。


放射線源がレーザーの特性を持つためには、多くの要件を満たす必要があります。主なポイントは、コヒーレント放射を放出する必要があるということです。コヒーレンスに密接に関連するユニークな特性は、いわゆるレーザー閾値の存在です。ポンプ電流がこのしきい値を下回ると、出力放射はほとんど自然に発生し、その特性は従来の発光ダイオード(LED)の出力と変わりません。しかし、しきい値電流に達すると、放射はコヒーレントになります。この時点で、従来のマクロレーザーの発光スペクトルは減少し、その出力はスパイクされます。後者の機能は、出力電流の変化をポンプ電流で調べることにより、レーザーのしきい値を決定する簡単な方法を提供します(図A)。

多くのナノレーザーは、従来のマクロレーザーのように動作し、しきい値電流を示します。ただし、一部のデバイスでは、出力しきい値とポンプ電流の曲線を分析してレーザーのしきい値を決定することはできません。これは、対数目盛の直線のみであるため、特別な特性がないためです(図Bを参照)。このようなナノレーザーは「しきい値なしレーザー」と呼ばれ、疑問が生じます。どの電流で放射がコヒーレントになるのか、それともレーザーのようになりますか?

この質問に答える明らかな方法は、一貫性を測定することです。ただし、放出スペクトルや出力パワーとは異なり、ナノレーザーの場合、コヒーレンスを測定することは困難です。これには、ナノレーザーで内部プロセスが発生する時間スケールである、1兆分の1秒単位で強度変動を記録できる機器が必要になるためです。

モスクワ物理技術研究所のAndrey VishniviとDmitry Fediainenは、技術的に困難な直接コヒーレント測定をバイパスする方法を発見しました。彼らは、主要なレーザーパラメータを使用してナノレーザー放射のコヒーレンスを定量化する方法を開発しました。研究者は、彼らの技術がナノレーザーの閾値電流を決定できると主張している(上記B)。彼らは、「しきい値のない」ナノレーザーでさえ、実際に発光ダイオードをレーザー場から分離する独自のしきい値電流を持っていることを発見しました。放射された放射は、このしきい値電流以下では無関係であり、それ以上ではコヒーレントです。


図2.上の図は、ナノレーザーのしきい値電流とデバイス温度の関係を示しています。

驚くべきことに、ナノレーザーのしきい値電流は、出力特性または発光スペクトルの低下とは関係がありません。これはマクロレーザーのレーザーしきい値の兆候です。図1bは、出力特性に重要な点が見られた場合でも、レーザー状態への遷移がより高い電流で発生することを明確に示しています。これは、ナノレーザーのレーザー科学者にとって予測不可能です。

「私たちの計算表、ナノレーザーに関するほとんどの論文では、レーザーの加工機は実装されていません。出力特性のキンクポイントで測定する研究がありますが、ナノレーザーの放出は実際のレーザー閾値のために無関係です。キンク値を1桁上回った「フェディアネンが追加されました。」通常、ナノレーザーの自己発熱により、コヒーレントな出力を達成することは困難です。

したがって、錯覚レーザーのしきい値を実際のレーザーのしきい値と区別することが重要です。コヒーレントな測定と計算は困難ですが、VishnevichとFediainenは、任意のナノレーザーに適用できる簡単な式を提案しました。この式と出力特性を使用して、ナノレーザーエンジニアは、作成した構造のしきい値電流を迅速に測定できるようになりました(図2を参照)。

JävšnievichとFedyaninによって報告された結果は、設計の一貫性に関係なく、ナノレーザーの放射点を事前に予測できます。これにより、エンジニアは所定の特性と保証されたコヒーレンスを備えたナノレーザーを開発できます。

2019年12月26日木曜日

材料加工におけるレーザー加工技術の特定の応用

1レーザー溶接
さまざまなサービスオブジェクトとレーザーデバイスによると、レーザー溶接は主に2つのタイプに分けられます:深溶接と伝導溶接。通常の状況では、主に板金部品またはシャフトとスリーブの溶接に、深溶込み溶接が機械製造で一般的に使用されます。伝導溶接は、主にエレクトロニクス業界で使用されています。

2レーザー穴あけ
レーザー材料加工技術のプロセスでは、レーザー穴あけが最初に適用されます。この種の技術には、強力な汎用性、高精度、低コストなど多くの利点があるため、現代の製造業で広く使用されている重要な技術問題となっています。これに対応して、米国、英国およびその他の産業の発展は、レーザー掘削技術をビデオ産業、製薬産業、および航空機製造産業にも適用しています。

3レーザー切断
レーザー加工産業全体でのレーザー切断の用途は80%以上です。主な用途は、エレベータ制御パネル、車体カバー、インストルメントパネル、スイッチパネル、木材などの薄いシート材料の切断、およびさまざまな非金属材料の切断です。

4レーザーマーキング
加工分野で最も広く使用されているレーザー技術として、レーザーマーキング技術は非常に人気があります。この技術では、主に高エネルギー密度レーザーを使用してコンポーネントに局所的に照射するため、表面の材料が蒸発したり、色が化学的に変化したりして、材料の表面に永久的なマークが残ります。レーザー技術は、ほぼすべての材料のマーキングに適しています。実際の生産では、主にベアリング、測定ツール、切削工具などの金属製品に適用されます。ノギスのマーキングなど。

5レーザー成形
レーザー成形技術は現在、世界で最も認知されている技術の1つです。従来の成形方法と比較して、この方法には多くの利点があります。たとえば、成形プロセスは研磨工具を必要とせず、生産サイクル時間は比較的短く、処理されません。環境の制限は、シートを変形させるために熱に依存する単なるプラスチック加工方法です。同時に、材料のリバウンドやフィルムの貼り付きなどの欠点はありません。