1550nm 섬유 레이저의 적용

1550 nm 섬유 레이저ERBIUM DOPED FIBER (EDF) 또는 ER/YB CO-DOPED FIBER (ER/YB CO-DOPED FIBRED) .에 기초한 중간 충돌 레이저는 파장이 눈 안전 범위 내에 있고 가장 낮은 손실 창 (~ 0. 2 DB/KM)의 Quartz Fiber, 1550 NM Lasess in 1550 NM Lasess는 매우 일치하기 때문입니다. 커뮤니케이션, LIDAR, 의학적 치료, 산업 처리 및 국방.

최근 몇 년 동안, 섬유 레이저 기술의 빠른 개발로 1550 nm 레이저는 전력, 빔 품질 및 조정 성을 상당히 획기적으로 만들었습니다. .이 기사는 1550 nm 파이버 레이저의 기술적 원리와 핵심 이점을 체계적으로 소개하고 다양한 산업에서 특정 응용 분야에서 세부적으로 논의합니다.

1550 nm 섬유 레이저의 기술적 원칙과 장점
1. 작동 원리
1550 nm 파이버 레이저는 일반적으로 펌프 광원 (erran) (er³⁺)를 흡수 할 때 펌프 소스 .로서 게인 매체 및 980 nm 또는 1480 nm 레이저 다이오드 (LDS)로서 에르 비움 도핑 된 섬유를 사용합니다. 펌프 광선의 에너지를 흡수하고 에너지 수준의 에너지가 발생하고 이완 동안 에너지 수준의 라이트 라이트를 방출합니다. 다음과 같이 단순화 할 수 있습니다.

지면 상태 (₁₅i⁴/₂) → 여기 상태 (⁴i₁₃/₂) : 1550 nm 광자는 비 방사성 전이 .를 통해 생성됩니다.

Erbium-Ytterbium Co-doped 섬유에서 Ytterbium 이온 (YB³⁺)은 펌프 흡수 효율을 향상시키고 레이저 출력 전력을 증가시킬 수 있습니다 .

2. 기술적 장점

다른 파장 레이저 (예 : 1064 nm, 10.6 μm Co₂ 레이저)와 비교하여 1550 nm 섬유 레이저는 다음과 같은 장점이 있습니다.

눈 안전

1550 nm 레이저의 망막 위험 계수 (MPE, 최대 허용 노출)는 가시 광선 및 근적외선 레이저 (예 : 1064 nm)보다 훨씬 낮으므로 개방 된 환경 (예 : LIDAR, 군용 응용 프로그램)에서 더 안전하게 만듭니다.

낮은 섬유 전송 손실

1550 nm은 석영 섬유의 세 번째 전송 윈도우 (c band, 1530-1565 nm)에 있으며, 장거리 광학 통신에 적합한 약 0 . 2 db/km의 손실이 있습니다.

높은 빔 품질과 안정성

섬유 레이저의 도파관 구조는 회절 한계 (m²≈1)에 가까운 빔 품질을 제공하며, 이는 정밀 가공 및 광학 감지 .에 적합합니다.

조정 가능성과 좁은 선폭

파이버 브래그 격자 (FBG) 또는 조정 가능한 필터를 통해 파장 튜닝 (예 : 1520-1620 nm) 및 KHZ 수준의 좁은 라인폭 출력이 달성 될 수 있으며, 이는 코 히어 런트 광 통신 및 레이저 분광법 .에 적합합니다.

높은 전력 확장 성

MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) ​​구조를 사용하여 1550 nm 파이버 레이저는 Watt 레벨에서 Kilowatt 수준의 출력을 달성하여 산업 절단, LIDAR 등의 요구를 충족시킬 수 있습니다 .

1550 nm 섬유 레이저의 주요 응용
1. 광섬유 통신 및 데이터 전송
1550 nm은 광학 통신의 핵심 파장이며, 주요 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다.

(1) 장거리 광섬유 통신
1550 nm 레이저의 낮은 손실 특성은 잠수함 광학 케이블 및 대륙간 통신 .에 선호되는 광원이됩니다. 예를 들어, 트랜스 태평양 잠수함 광학 케이블 시스템은 주로 C 밴드에서 조밀 한 파장 디비전 멀티 플렉싱 (DWDM) 기술을 사용합니다 ({3}}} nm). tbps .

(2) 고밀도 파장 분할 멀티플렉싱 (DWDM)
데이터 센터 및 5G 네트워크에서 DWDM 기술은 1550 nm 근처에 다중 파장 채널 (예 : 40/80/160 채널)을 사용하여 고속 데이터 전송을 달성하고 섬유 대역폭 활용을 향상시킵니다 .

(3) 일관된 광학 통신
좁은 선폭 1550 nm 레이저 (linewidth<100 kHz) combined with high-order modulation formats (such as QPSK, 16-QAM) can achieve a single-wavelength transmission rate of more than 100 Gbps, and are widely used in backbone networks and metropolitan area networks.

2. LIDAR 및 원격 감지
(1) 자율 주행 LIDAR
905 nm Lidar와 비교할 때, 1550 nm Lidar는 더 강한 대기 침투 및 눈 안전을 가지고 있으며, 예를 들어 Luminar의 Iris Lidar는 고급 자율 주행 (Waymo 및 Luminar와 같은) .의 주류 선택이되었습니다.

(2) 대기 원격 감지 및 기상 모니터링
차동 흡수 LIDAR (다이얼)는 1550 nm 레이저를 사용하여 기후 연구 및 오염 모니터링을위한 대기의 수증기 (HATE) 및 이산화탄소 농도를 감지합니다 .

3. 의료 및 바이오 이미징
(1) 레이저 미용 및 피부 치료
1550 nm 비 절제 분수 레이저 (예 : Fraxel)는 콜라겐 재생을 자극 할 수 있으며 주름 제거 및 흉터 복구와 같은 화장품 응용 분야에 사용됩니다 .

혈관 처리에서, 1550 nm 레이저는 거미 정맥 및 정맥류의 폐쇄 처리를 위해 헤모글로빈을 선택적으로 가열 할 수 있습니다 .

(2) 광학 일관성 단층 촬영 (OCT)
1550 NM OCT 시스템 (안과 OCT 등)은 더 깊은 조직 침투 깊이 (~ 2mm)를 가지며 망막 질환 및 녹내장의 조기 진단에 사용될 수 있습니다 .

4. 산업 처리 및 감지
(1) 정밀 재료 처리
1550 nm 레이저는 플라스틱 및 폴리머 필름의 미세 절단 및 표시에 적합하며 전자 포장 및 유연한 회로 제조에 널리 사용됩니다 .

(2) 광섬유 감지
FBG (Fiber Bragg Gratings)를 기반으로 한 1550 NM 센서는 교량, 항공기 및 오일 파이프 라인과 같은 구조물의 변형 및 온도 변화를 모니터링하는 데 사용하여 구조 건강 모니터링 (SHM) .

5. 방어 및 보안
(1) 여유 공간 광학 통신 (FSO)
1550 nm 레이저의 반항 방지 및 낮은 인터셉트 (LPI) 특성은 군사 기밀 커뮤니케이션에 이상적인 선택입니다 .

(2) 적외선 대책 및 레이저 블라인드
고출력 1550 nm 레이저는 적외선 유도 미사일을 방해하거나 치명적이지 않은 레이저 눈부신 무기 .로 사용될 수 있습니다.

미래의 개발 동향
초고파 섬유 레이저
1550 nm 펨토초 레이저는 비선형 광학 (예 : Terahertz Generation) 및 마이크로-나노 처리 .에 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.
광자 통합 및 실리콘 광자
실리콘 광자를 기반으로 한 1550 nm 레이저 칩은 광 통신 모듈의 비용을 줄이고 데이터 센터에서 광학 상호 연결의 개발을 촉진 할 수 있습니다 .
양자 통신 및 컴퓨팅
1550 nm 단일 광자 소스는 양자 키 분포 (QKD) 및 광학 양자 컴퓨팅 .에서 큰 가치가 있습니다.

1550 NM 파이버 레이저는 향후 눈 안전, 낮은 손실 및 고기 빔 품질 .와 같은 장점으로 인해 광학 통신, LIDAR, 의료 및 방어 필드의 주요 기술이되었으며, 초고속 레이저의 개발, Photonic Integration 및 Quantum Technology, 1550 NM Fiber Lasers의 응용 범위는 추가로 확대 될 예정입니다. 산업 .

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