مرجع للاختيارليزر الألياف أحادي الوضع
في التطبيقات العملية، يعد اختيار الوضع الأحادي المناسبليزر الأليافيتطلب تقييمًا منهجيًا لمختلف المعايير لضمان توافق أدائه مع متطلبات التطبيق المحددة، وبيئة التشغيل، وقيود الميزانية. سيقدم هذا القسم منهجية اختيار عملية بناءً على المتطلبات.
استراتيجية الاختيار بناءً على سيناريوهات التطبيق
متطلبات الأداء لـالليزرتختلف متطلبات التطبيقات اختلافًا كبيرًا باختلاف سيناريوهات التطبيق. الخطوة الأولى في الاختيار هي توضيح المتطلبات الأساسية للتطبيق.
معالجة المواد الدقيقة والتصنيع النانوي الدقيق: تشمل هذه التطبيقات القطع الدقيق، والحفر، وتقطيع رقائق أشباه الموصلات، ووضع العلامات على مستوى الميكرون، والطباعة ثلاثية الأبعاد، وغيرها. تتطلب هذه التطبيقات متطلبات عالية جدًا لجودة الشعاع وحجم البقعة المركزة. يجب اختيار ليزر بمعامل متر مربع قريب قدر الإمكان من 1 (مثل أقل من 1.1). يجب تحديد طاقة الخرج بناءً على سمك المادة وسرعة المعالجة. بشكل عام، يمكن لقوة تتراوح بين عشرات ومئات الواط أن تلبي متطلبات معظم عمليات المعالجة الدقيقة. من حيث الطول الموجي، يُعد 1064 نانومتر الخيار الأمثل لمعالجة معظم المواد المعدنية نظرًا لمعدل امتصاصه العالي وتكلفة منخفضة لكل واط من طاقة الليزر.
البحث العلمي والقياسات عالية الدقة: تشمل سيناريوهات التطبيق الملاقط البصرية، وفيزياء الذرات الباردة، والتحليل الطيفي عالي الدقة، وقياس التداخل. عادةً ما تركز هذه المجالات بشدة على أحادية اللون، واستقرار التردد، وأداء الضوضاء لليزر. ينبغي إعطاء الأولوية للنماذج ذات عرض الخط الضيق (حتى ذات التردد الواحد) والضوضاء منخفضة الشدة. يجب اختيار الطول الموجي بناءً على خط الرنين لذرة أو جزيء محدد (على سبيل المثال، يُستخدم الطول الموجي 780 نانومتر عادةً لتبريد ذرات الروبيديوم). عادةً ما يكون ناتج الحفاظ على الانحياز ضروريًا لتجارب التداخل. عادةً ما تكون متطلبات الطاقة غير عالية، وغالبًا ما تكفي عدة مئات من الملي واط إلى عدة واط.
الطب والتكنولوجيا الحيوية: تشمل التطبيقات جراحة العيون، وعلاج الجلد، والتصوير المجهري الفلوري. تُعدّ سلامة العين من الاعتبارات الأساسية، لذا غالبًا ما تُختار أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية 1550 نانومتر أو 2 ميكرومتر، والتي تقع ضمن نطاق سلامة العين. في التطبيقات التشخيصية، يجب مراعاة استقرار الطاقة؛ أما في التطبيقات العلاجية، فينبغي اختيار الطاقة المناسبة بناءً على عمق العلاج ومتطلبات الطاقة. تُعد مرونة النقل الضوئي ميزةً رئيسيةً في هذه التطبيقات.
الاتصالات والاستشعار: يُعدّ الاستشعار بالألياف الضوئية، والليدار، والاتصالات الضوئية الفضائية من التطبيقات الشائعة. تتطلب هذه السيناريوهاتالليزرلتحقيق موثوقية عالية، وتكيف بيئي، واستقرار طويل الأمد. أصبح نطاق 1550 نانومتر الخيار الأمثل نظرًا لانخفاض فقدان الإرسال في الألياف الضوئية. بالنسبة لأنظمة الكشف المتماسكة (مثل الليدار المتماسك)، يلزم استخدام ليزر مستقطب خطيًا بعرض خطي ضيق للغاية كمذبذب محلي.
2. فرز أولوية المعلمات الرئيسية
في مواجهة العديد من المعايير، يمكن اتخاذ القرارات بناءً على الأولويات التالية:
المعايير الحاسمة: أولاً، تحديد طول الموجة وجودة الشعاع. يُحدَّد طول الموجة بناءً على المتطلبات الأساسية للتطبيق (خصائص امتصاص المادة، ومعايير السلامة، وخطوط الرنين الذري)، وعادةً ما يكون هناك مجال للتنازل. تُحدِّد جودة الشعاع مباشرةً الجدوى الأساسية للتطبيق. على سبيل المثال، لا تقبل الآلات الدقيقة أشعة الليزر ذات المساحة الضوئية العالية جدًا.
معايير الأداء: ثانيًا، انتبه إلى طاقة الخرج وعرض/استقطاب الخط. يجب أن تلبي الطاقة متطلبات عتبة الطاقة أو الكفاءة للتطبيق. تُحدد خصائص عرض الخط والاستقطاب بناءً على المسار التقني الخاص بالتطبيق (مثل وجود تداخل أو مضاعفة التردد). المعايير العملية: أخيرًا، ضع في اعتبارك الاستقرار (مثل استقرار طاقة الخرج على المدى الطويل)، والموثوقية (مدة تشغيل خالية من الأخطاء)، واستهلاك الطاقة، وتوافق الواجهة، والتكلفة. تؤثر هذه المعايير على صعوبة التكامل والتكلفة الإجمالية لامتلاك الليزر في بيئة العمل الفعلية.
3. الاختيار والحكم بين الوضع الأحادي والوضع المتعدد
على الرغم من أن هذه المقالة تركز على الوضع الفرديليزر الأليافمن الضروري فهم ضرورة اختيار ليزر أحادي الوضع بوضوح عند الاختيار الفعلي. عندما تكون المتطلبات الأساسية لتطبيق ما هي أعلى دقة معالجة، أو أصغر منطقة متأثرة بالحرارة، أو أقصى قدرة تركيز، أو أطول مسافة نقل، فإن ليزر الألياف أحادي الوضع هو الخيار الأمثل الوحيد. على العكس، إذا كان التطبيق يتضمن بشكل رئيسي لحام صفائح سميكة، أو معالجة أسطح واسعة المساحة، أو نقل طاقة عالي لمسافات قصيرة، ولم تكن متطلبات الدقة المطلقة عالية، فقد يصبح ليزر الألياف متعدد الأوضاع خيارًا أكثر اقتصادية وعملية نظرًا لارتفاع طاقته الإجمالية وانخفاض تكلفته.
وقت النشر: ١٢ نوفمبر ٢٠٢٥