हाई-पावर फाइबर लेजर डायोड सिंगल-मोड फाइबर का उपयोग क्यों नहीं कर सकते हैं?

उच्च-शक्ति निरंतर में निरंतर सफलताओं के साथफाइबर लेजरप्रौद्योगिकी, फाइबर लेजर प्रौद्योगिकी का व्यापक रूप से औद्योगिक प्रसंस्करण, चिकित्सा उपचार, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया गया है।

उच्च शक्ति उत्पादन की खोज में, उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर के साथ असंगत हैं। क्योंकि एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर का मुख्य व्यास छोटा है और संख्यात्मक एपर्चर सीमित है, उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड द्वारा उत्पन्न उच्च-ऊर्जा ऑप्टिकल संकेतों को कुशलता से जोड़ा और संचारित करना मुश्किल है, जिसके परिणामस्वरूप ट्रांसमिशन के दौरान ऑप्टिकल सिग्नल के नुकसान और विरूपण होते हैं, जो समग्र प्रदर्शन और फाइबर एलजर सिस्टम के अनुप्रयोग प्रभाव को प्रतिबंधित करेगा।

उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड की विशेषताएं:
काम के सिद्धांत:लेजर अर्धचालक डायोड के उत्तेजित विकिरण सिद्धांत के आधार पर उत्पन्न होता है, और प्रकाश को ऑप्टिकल फाइबर संरचनाओं के माध्यम से प्रेषित और प्रवर्धित किया जाता है। पंप स्रोत की कार्रवाई के तहत, कार्य सामग्री में कण एक उच्च ऊर्जा स्तर के लिए उत्साहित हैं, एक कण संख्या उलटा वितरण का निर्माण करते हैं, जिससे प्रकाश प्रवर्धन को साकार किया जाता है, और गुंजयमान गुहा के मोड चयन के माध्यम से विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और शक्तियों के लेज़रों को आउटपुट करना।
शक्ति विशेषताएँ:आमतौर पर अपेक्षाकृत उच्च आउटपुट पावर होता है, जो कुछ परिदृश्यों की जरूरतों को पूरा कर सकता है, जिसमें उच्च ऊर्जा उत्पादन की आवश्यकता होती है, जैसे कि सामग्री प्रसंस्करण, चिकित्सा और अन्य क्षेत्र। उदाहरण के लिए, किलोवाट-क्लास फाइबर लेजर पहले से ही अपेक्षाकृत सामान्य हैं और इसका उपयोग बड़े पैमाने पर औद्योगिक निर्माण में काटने, वेल्डिंग और अन्य प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है।
बीम की गुणवत्ता:आम तौर पर, इसमें अच्छी बीम की गुणवत्ता होती है। इसका आउटपुट बीम ज्यादातर मौलिक अनुप्रस्थ मोड या कम-क्रम मोड है, जिसमें उच्च चमक और कम विचलन कोण है। यह ध्यान केंद्रित करने के बाद एक छोटे स्थान का आकार और उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त करने में सक्षम बनाता है, जो प्रसंस्करण सटीकता और दक्षता में सुधार करने के लिए फायदेमंद है। हालांकि, बीम गुणवत्ता के लिए एकल-मोड फाइबर की आवश्यकताओं की तुलना में अभी भी अंतर हैं। सिंगल-मोड फाइबर को उच्च बीम गुणवत्ता और छोटे स्पॉट आकार की आवश्यकता होती है, और उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड द्वारा उत्पन्न लेजर को एकल-मोड फाइबर में युग्मित होने पर कुछ कठिनाइयाँ हो सकती हैं, विशेष ऑप्टिकल सिस्टम डिज़ाइन और अनुकूलन की आवश्यकता होती है।

एकल-मोड फाइबर विशेषताएं:
संरचना और सिद्धांत:इसमें एक कोर, क्लैडिंग और कोटिंग शामिल हैं। प्रकाश कुल प्रतिबिंब तरीके से कोर में अक्षीय रूप से प्रचारित करता है, और केवल प्रकाश के एक मोड को प्रसारित कर सकता है। इसका अधिकतम कोर व्यास आम तौर पर 9μm या 10μm होता है, और क्लैडिंग का व्यास लगभग 125μm होता है। क्योंकि कोर व्यास छोटा होता है और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के करीब होता है, प्रकाश केवल कोर की अक्षीय दिशा के साथ प्रचार कर सकता है, जब इसमें प्रचार करते हैं, तो मोड फैलाव से बचते हैं, जिससे उच्च संचरण गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।
लाभ:
कम नुकसान:सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर का ट्रांसमिशन लॉस अपेक्षाकृत छोटा होता है, आमतौर पर 0 के बीच।
छोटे फैलाव:क्योंकि प्रकाश का केवल एक मोड प्रेषित किया जा सकता है, कोई अंतर-मोड फैलाव नहीं है, और कुल फैलाव छोटा है। 1.31μm की तरंग दैर्ध्य में, एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर के सामग्री फैलाव और वेवगाइड फैलाव सकारात्मक और नकारात्मक हैं, और आकार बिल्कुल समान हैं, 1.31μM तरंग दैर्ध्य क्षेत्र को ऑप्टिकल फाइबर संचार के लिए एक आदर्श कामकाजी विंडो बनाती है, जो उच्च गति वाले डेटा ट्रांसमिशन को प्राप्त कर सकती है।
उच्च विश्वसनीयता:इसमें अच्छा स्थायित्व और संक्षारण प्रतिरोध है, रासायनिक या अन्य पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित नहीं है, लंबे समय तक एक निश्चित संचरण गुणवत्ता बनाए रख सकता है, और लंबी दूरी के डेटा संचार के लिए उपयुक्त है।
मजबूत विरोधी हस्तक्षेप क्षमता: चूंकि सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर डिज़ाइन ऑप्टिकल सिंगल ट्रांसमिशन मोड से मिलता है, इसलिए यह प्रभावी रूप से प्रकाश के बिखरने को कम कर सकता है, इसलिए यह बाहरी दुनिया से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से आसानी से प्रभावित नहीं होता है, और लंबी दूरी के डेटा संचार के लिए उपयुक्त है।

मुख्य रूप से निम्नलिखित कारण हैं कि उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग क्यों नहीं कर सकते हैं:
मोड बेमेल:
उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड द्वारा प्रकाश आउटपुट में कई मोड हो सकते हैं, जबकि एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर केवल प्रकाश के एक मोड को संचारित कर सकते हैं। जब मल्टी-मोड ऑप्टिकल सिग्नल सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर में प्रवेश करते हैं, तो मोड रूपांतरण और कम युग्मन दक्षता जैसी समस्याएं होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ट्रांसमिशन के दौरान ऑप्टिकल सिग्नल का नुकसान होता है, जिससे ट्रांसमिशन प्रदर्शन को प्रभावित किया जाता है। उदाहरण के लिए, मल्टी-मोड लेजर डायोड को मल्टी-मोड ऑप्टिकल फाइबर के साथ अच्छी तरह से जोड़ा जा सकता है क्योंकि दोनों प्रकाश संचरण के कई मोड का समर्थन करते हैं, लेकिन उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड और सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर को कुशल युग्मन प्राप्त करना मुश्किल है।
स्पॉट आकार अंतर:
उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड का प्रकाश उत्सर्जक सतह का आकार आमतौर पर बड़ा होता है, जबकि एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर का कोर आकार छोटा होता है, आमतौर पर कुछ माइक्रोन। इससे सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर के मूल में लाइट को प्रभावी ढंग से लाइट करना मुश्किल हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़े युग्मन नुकसान होते हैं। कुछ व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, स्पॉट आकार में अंतर के कारण, एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर को समायोजित करने के लिए स्पॉट आकार को समायोजित करने के लिए जटिल ऑप्टिकल सिस्टम की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन इससे सिस्टम की लागत और जटिलता बढ़ेगी।
विपथन और बीम की गुणवत्ता:
हालांकि उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड में एक निश्चित बीम गुणवत्ता होती है, फिर भी एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर द्वारा आवश्यक उच्च-सटीक, कम-गर्भपात बीम गुणवत्ता के साथ एक अंतर है। विपथन तब से चरण विरूपण जैसी समस्याएं पैदा कर सकता है जब प्रकाश ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित होता है, जिससे ट्रांसमिशन प्रभाव को प्रभावित किया जाता है। उच्च-सटीक संचार प्रणालियों में, विपथन सिग्नल विरूपण का कारण बन सकता है और संचार की गुणवत्ता को कम कर सकता है।

समाधान और आवेदन सुझाव
मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करें:उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड के लिए, युग्मन दक्षता और ट्रांसमिशन प्रदर्शन में सुधार के लिए एक मिलान मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर को प्रकाश संचरण के लिए चुना जा सकता है।
आवेदन परिदृश्य चयन:विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुसार, उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड और एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करने की आवश्यकता का वजन। कुछ अनुप्रयोग परिदृश्यों में जहां बिजली की आवश्यकताएं विशेष रूप से अधिक नहीं हैं, लेकिन ट्रांसमिशन दूरी और बैंडविड्थ आवश्यकताएं अधिक हैं, अन्य प्रकार के प्रकाश स्रोतों को एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर के साथ संयोजन में माना जा सकता है।

उच्च-शक्ति फाइबर लेजर डायोड एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग नहीं कर सकते हैं, मुख्य रूप से मोड बेमेल, स्पॉट आकार के अंतर और असंगत बीम गुणवत्ता जैसी समस्याओं के कारण। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, सर्वश्रेष्ठ ट्रांसमिशन प्रदर्शन और अनुप्रयोग प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, फाइबर प्रकार और प्रकाश स्रोत संयोजन को विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार यथोचित रूप से चुना जाना चाहिए।

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