Référence pour la sélection d'un laser à fibre monomode

Référence pour la sélectionlaser à fibre monomode
Dans les applications pratiques, le choix d'un mode unique appropriélaser à fibreIl est nécessaire d'évaluer systématiquement différents paramètres afin de garantir que ses performances correspondent aux exigences spécifiques de l'application, à l'environnement d'exploitation et aux contraintes budgétaires. Cette section propose une méthodologie de sélection pratique basée sur ces exigences.
Stratégie de sélection basée sur les scénarios d'application
Les exigences de performance pourlasersLes besoins varient considérablement selon les scénarios d'application. La première étape de la sélection consiste à clarifier les exigences fondamentales de l'application.
Usinage de précision et micro-nanofabrication : ces applications, telles que la découpe fine, le perçage, le découpage de plaquettes de semi-conducteurs, le marquage à l’échelle micrométrique et l’impression 3D, exigent une qualité de faisceau et une taille de point focal extrêmement élevées. Il convient de sélectionner un laser dont le facteur M² est le plus proche possible de 1 (inférieur à 1,1 par exemple). La puissance de sortie doit être déterminée en fonction de l’épaisseur du matériau et de la vitesse de traitement. Généralement, une puissance de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de watts suffit pour la plupart des opérations de micro-usinage. Concernant la longueur d’onde, 1064 nm est privilégiée pour le traitement de la plupart des métaux en raison de son taux d’absorption élevé et de son faible coût par watt de puissance laser.
Recherche scientifique et mesures de haute précision : les applications incluent les pinces optiques, la physique des atomes froids, la spectroscopie à haute résolution et l’interférométrie. Ces domaines exigent généralement une monochromaticité, une stabilité de fréquence et un faible niveau de bruit des lasers extrêmement élevés. Les modèles à faible largeur de raie (voire à fréquence unique) et à faible bruit sont privilégiés. La longueur d’onde est choisie en fonction de la raie de résonance d’un atome ou d’une molécule spécifique (par exemple, 780 nm est couramment utilisée pour le refroidissement des atomes de rubidium). Un maintien de la polarisation est généralement nécessaire pour les expériences d’interférence. La puissance requise est généralement faible ; quelques centaines de milliwatts à quelques watts suffisent souvent.
Médical et biotechnologie : les applications comprennent la chirurgie ophtalmique, les traitements cutanés et l’imagerie par microscopie de fluorescence. La sécurité oculaire étant primordiale, on privilégie souvent les lasers de longueur d’onde de 1 550 nm ou de 2 µm, qui se situent dans la plage de sécurité oculaire. Pour les applications diagnostiques, la stabilité de la puissance est essentielle ; pour les applications thérapeutiques, la puissance appropriée doit être choisie en fonction de la profondeur de traitement et des besoins énergétiques. La flexibilité de la transmission optique constitue un atout majeur dans ces applications.
Communication et détection : La détection par fibre optique, le LiDAR et les communications optiques spatiales sont des applications typiques. Ces scénarios nécessitentlaserPour garantir une fiabilité élevée, une adaptabilité environnementale et une stabilité à long terme, la bande 1550 nm est privilégiée en raison de ses faibles pertes de transmission dans les fibres optiques. Pour les systèmes de détection cohérente (comme le lidar cohérent), un laser à polarisation linéaire et à largeur de raie extrêmement étroite est nécessaire comme oscillateur local.
2. Tri par priorité des paramètres clés
Face à de nombreux paramètres, les décisions peuvent être prises en fonction des priorités suivantes :
Paramètres déterminants : Il convient tout d’abord de définir la longueur d’onde et la qualité du faisceau. La longueur d’onde est imposée par les exigences essentielles de l’application (caractéristiques d’absorption du matériau, normes de sécurité, raies de résonance atomique) et ne tolère généralement aucun compromis. La qualité du faisceau conditionne directement la faisabilité de l’application. Par exemple, l’usinage de précision ne peut accepter des lasers présentant un facteur d’amplification (M²) trop élevé.
Paramètres de performance : Deuxièmement, il convient de prêter attention à la puissance de sortie et à la largeur de raie/polarisation. La puissance doit satisfaire aux exigences de seuil énergétique ou d’efficacité de l’application. Les caractéristiques de largeur de raie et de polarisation sont déterminées en fonction du procédé technique spécifique de l’application (par exemple, la présence d’interférences ou de doublage de fréquence). Paramètres pratiques : Enfin, il faut considérer la stabilité (notamment la stabilité de la puissance de sortie à long terme), la fiabilité (durée de fonctionnement sans panne), la consommation d’énergie, la compatibilité des interfaces et le coût. Ces paramètres influent sur la complexité d’intégration et le coût total de possession du laser dans son environnement de travail.

3. Sélection et évaluation entre mode monomode et mode multimode
Bien que cet article se concentre sur le mode uniquelasers à fibreIl est donc crucial de bien comprendre la nécessité de choisir un laser monomode. Lorsque les exigences principales d'une application sont la plus haute précision d'usinage, la zone affectée thermiquement la plus réduite, une focalisation optimale ou la plus grande distance de transmission, un laser à fibre monomode est le seul choix approprié. En revanche, si l'application concerne principalement le soudage de tôles épaisses, le traitement de surface de grandes surfaces ou la transmission de puissance élevée sur de courtes distances, et que les exigences de précision absolue ne sont pas élevées, les lasers à fibre multimodes peuvent s'avérer un choix plus économique et pratique grâce à leur puissance totale plus élevée et leur coût inférieur.