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能量光纤端头损伤阈值查表

来原:上海闵壹光电    点击率:    发布时间:2023.10.17


高能激光光纤端头损伤阈值查表


选择光纤进行高能激光传输时,必须考虑3个主要限制因素:光纤材质,输入接头和模式剥离器(散热)。


    首先要考虑的是光纤材质,尤其是界面部分。高能光纤一般采用纯石英纤芯掺氟包层的阶跃式多模光纤组成。由于纤芯纯度极高,可承受非常高的能量,但通常来说,石英内部损伤阈值远高于界面,所以光纤端头接收能量/功率密度受限于端面。


    连续激光的失效类型为由于空气-石英界面微观不规则吸收激光能量导致的热失效,取决于脉冲激光的特性,其失效类型可能是热失效,也可能是原子级别的击穿。这几种情况都是耦合到光纤里的,在单位面积可以传递的最高能量,这就是所谓的破坏阈值。连续激光用 W/cm2 (光强度表示,脉冲激光用 J/cm2 (光通量表示。之所以有差别,是因为脉冲激光是以一系列重复能量爆发/脉冲的形式工作。其脉冲宽度和重复频率决定了脉冲激光的峰值功率和平均功率。由于焦耳 (J) 1秒内做1瓦特 (W)功所需的能量,为消除时间因素的影响我们采用焦耳为单位以方便比较。


表 1: 背景资料

请注意:由于每个光学系统都不一样,以上信息仅供产品选型辅助参考,技术交流请联系闵壹光电技术人员17768100252


连续激光最大功率表


    下表为不同芯径传输连续激光最大功率表。如果芯径 < 400μm,空气-石英界面损伤阈值是高能激光跳线功率传输的主要限制因素。芯径 > 400μm情况下,接头本身所能承受功率成为高能激光跳线功率传输的主要限制因素。

表 2:光纤芯径 100μm ~ 1500μm 波长:193nm - 2100nm下传递连续激光最大功率(单位:W

以上数值为理想端头下计算得到,实际使用功率受限于接头散热。

脉冲激光


    确定脉冲激光下高能激光跳线所能承受功率时,脉冲宽度(τ) 决定了需要采用何种计算方式。当脉宽大于1微秒(1μs (10-6s))时为热失效形式,应采用连续激光的计算方式。此时,采用公式光源平均功率=每脉冲能量(J)x脉冲频率(Hz) 来表示等价连续激光。


表3校正系数表,用于计算对应λ: 1064nm ,τ: 1ns的等效每脉冲能量

表41064nm ,τ: 1ns 芯径 100μm ~ 1500μm光纤最大承受每脉冲能量(mJ)

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