Применение 1550 нм лазеры

1550 нм лазеры из волокнаis a mid-infrared laser based on Erbium-doped Fiber (EDF) or Er/Yb Co-doped Fiber (Er/Yb Co-doped Fiber). Because its wavelength is within the eye-safe range and highly matches the lowest loss window (~0.2 dB/km) of quartz fiber, 1550 nm lasers are widely used in optical Коммуникации, лидар, медицинское лечение, промышленная обработка и национальная оборона.

In recent years, with the rapid development of fiber laser technology, 1550 nm lasers have made significant breakthroughs in power, beam quality, and tunability. This article systematically introduces the technical principles and core advantages of 1550 nm fiber lasers, and discusses in detail its specific applications in various industries. Finally, it looks forward to future development trends.

Технические принципы и преимущества 1550 нм лазеры из волокна
1. Принцип работы
Клетчатые лазеры 1550 нм обычно используют волокно, легированное эрбием, в качестве лазерного диода 980 нм или 1480 нм (LDS) в качестве источников насоса . Когда ионы эрбия (ER³⁺ поглощают энергию света насоса, переход на уровне энергии возникает и испускает Laser Light-Transfition {6-й уровень. может быть упрощено следующим образом:

Основное состояние (⁴i₁₅/₂) → возбужденное состояние (⁴i₁₃/₂): 1550 нм фотоны генерируются с помощью нерадиативных переходов .

В ко-лечебных волокнах эрбий-иттербия ионы иттербия (YB³⁺) могут повысить эффективность поглощения насоса и увеличить выходную мощность лазера .

2. Технические преимущества

По сравнению с другими лазерами длины волны (например, 1064 нм, 10,6 мкм лазеров CO₂), 1,1550 нм лазеры имеют следующие преимущества:

Безопасность глаз

Коэффициент опасности сетчатки (MPE, максимальное допустимое воздействие) 1550 нм лазеров намного ниже, чем у видимых световых и ближних инфракрасных лазеров (таких как 1064 нм), что делает его более безопасным в открытых средах (таких как лидар, военные приложения) .}

Низкие потери передачи волокон

1550 нм расположено в третьем окне передачи кварцевого волокна (C-полоса, 1530-1565 нм), с потерей всего около 0 . 2 дБ/км, что подходит для оптических коммуникаций на длинные дистанции.

Высокое качество луча и стабильность

Структура волновода волоконного лазера дает ему качество пучка, близкое к пределу дифракции (м² Как подходит для точной обработки и оптического зондирования .

Настройка и узкая ширина линии

Через волокно Брэгги-решетку (FBG) или настройку фильтра, настройка длины волны (например, 1520-1620 нм) и вывод узкой ширины на уровне KHZ, который подходит для когерентной оптической связи и лазерной спектроскопии.}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

Высокая масштабируемость мощности

Используя структуру усилителя мощности мастер-осциллятора (MOPA), оптоволоконное лазер 1550 нм может достичь вывода уровня WATT до киловатта, отвечающего потребностям промышленной резки, LIDAR и т. Д. .

Основные применения 1,550 нм лазеры
1. оптоволоконная связь и передача данных
1550 нм является основной длиной волны оптической связи, а ее основные приложения включают:

(1) Оптоволоконная связь на длинные дистанции
Характеристики с низкой потерей лазеров 1550 нм делают его предпочтительным источником света для подводных оптических кабелей и межконтинентальных коммуникаций . Например, транс-тихоокеанская подводная оптическая кабельная система в основном использует технологию Single-Fibre Diving (DWDM). TBPS .

(2) Мультиплексирование с плотной длиной волны (DWDM)
В центрах обработки данных и 5G сетей DWDM Technology использует несколько каналов длины волны (такие как 40/80/160 каналы) около 1550 нм для достижения высокоскоростной передачи данных и улучшения использования полосы ширины волокна .

(3) Когерентная оптическая связь
Узкая ширина линейки 1550 нм лазеры (ширина линии<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. лидар и дистанционное зондирование
(1) Автономный водительский лидар
По сравнению с лидаром 905 нм, лидар 1550 нм имеет более сильное проникновение в атмосферы и безопасность глаз и стал основным выбором для высококлассного автономного вождения (например, Waymo и Luminar) ., например, Luminar Iris lidar использует Laser 1550 нм, с обнаруженным расстоянием до 250 {6.

(2) Атмосферное дистанционное зондирование и метеорологический мониторинг
Дифференциальный абсорбционный лидар (набор) использует концентрации 1550 нм для обнаружения концентраций водяного пара (H₂O) и углекислого газа (CO₂) в атмосфере для исследования климата и мониторинга загрязнения .

3. Медицинский и биомагнитный изображение
(1) Лазерная красота и лечение кожи
1550 нм неаблятивные фракционные лазеры (такие как Fraxel) могут стимулировать регенерацию коллагена и используются для косметических применений, таких как удаление морщин и восстановление рубца .

При сосудистой обработке лазеры 1550 нм могут избирательно нагревать гемоглобин для закрытого лечения пауковых вен и варикозных вен .

(2) Оптическая когерентная томография (ОКТ)
Системы ОКТ 1550 нм (такие как офтальмологический ОКТ) имеют более глубокую глубину проникновения в ткани (~ 2 мм) и могут использоваться для ранней диагностики заболеваний сетчатки и глаукомы .

4. промышленная обработка и зондирование
(1) Обработка точности материала
Лазеры 1550 нм подходят для тонкой резки и маркировки пластмассы и полимерных пленок и широко используются в электронном производстве упаковки и гибких схем .

(2) оптоволоконное зондирование
Датчики 1550 нм на основе волоконно -брэгг -решетки (FBG) могут использоваться для мониторинга изменений деформации и температуры в таких структурах, как мосты, самолеты и нефтяные трубопроводы для достижения мониторинга структурного здоровья (SHM) .

5. защита и безопасность
(1) Оптическая связь свободного пространства (FSO)
Противоположность и низкая вероятность перехвата (LPI) характеристики 1550 нм делают его идеальным выбором для военных конфиденциальных сообщений .

(2) Инфракрасные контрмеры и лазерные ослепления
Можно-мощный лазер 1550 нм может использоваться для мешания инфракрасным ракетам или в качестве нелетального лазерного ослепительного оружия .

Будущие тенденции развития
Сверхбыстые волокнистые лазеры
1550 нм фемтосекундные лазеры имеют широкие перспективы приложений в нелинейной оптике (например, генерация Terahertz) и микронано-обработка .
Фотонная интеграция и кремниевая фотоника
Лазерные чипы 1550 нм на основе кремниевой фотоники могут снизить стоимость модулей оптической связи и способствовать развитию оптической взаимосвязи в центрах обработки данных.
Квантовая связь и вычисления
1550 нм Источники с одним фотоном имеют большое значение в распределении квантовых ключей (QKD) и оптических квантовых вычислениях .

Лазеры из волокна 1550 нм стали ключевыми технологиями в оптических коммуникациях, лидаре, медицинских и защитных областях из -за их преимуществ, таких как безопасность глаз, низкая потери и высокое качество луча . в будущем, с разработкой ультрафальных лазеров, фотоническая интеграция и квантовая технология, приложение из 1550 мм. Индустрия .

Контактная информация:

Если у вас есть какие -либо идеи, не стесняйтесь поговорить с нами ., где бы ни находились наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следить за нашей целью предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис .