Pigtailed und abnehmbarer fasergekoppelter Diodenlaser

Die Unterschiede zwischen Pigtail-Laserdioden und fasergekoppelten Laserdioden. Um die Unterschiede zu verstehen, ist es für uns zunächst hilfreich, den Kerndurchmesser zu betrachten, ein wichtiges Prinzip, das im ersten Teil unserer Faserkopplungsserie behandelt wird. Wenn man über den Kern einer Faser nachdenkt, ist es sinnvoll, sie in zwei verschiedene Kategorien zu unterteilen: Singlemode und Multimode.

Bei Singlemode-Fasern muss der Kerndurchmesser winzig sein, typischerweise weniger als 10 Mikrometer, um sicherzustellen, dass sich keine Moden höherer Ordnung durch die Faser ausbreiten können. Andererseits können Multimode-Fasern eine breite Palette von Kerndurchmessern haben, die von 62,5 Mikron auf 1 mm aufwärts reichen. Diese beiden Fasertypen werden je nach den Anforderungen der Anwendung häufig mit Laserdioden verwendet. Wenn zum Beispiel das Strahlprofil entscheidend ist, wie in der Mikroskopie, wird fast immer Singlemode-Faser bevorzugt. Im Gegensatz dazu wäre in einer Anwendung wie dem Laserauftragschweißen, bei der die Leistung am wichtigsten ist, eine Multimode-Faser die offensichtliche Wahl.

Basierend auf der geringen Größe des Kerndurchmessers ist leicht zu erkennen, dass ein Hauptvorteil des Pigtail-Ansatzes die Ausrichtungsstabilität ist. Bei der Verwendung einer abnehmbaren Faser kann nicht sichergestellt werden, dass die Faser jedes Mal, wenn sie verbunden wird, an der gleichen Stelle ausgerichtet wird, wodurch die Gesamtkopplungseffizienz des Systems verringert wird.

Allerdings leiden Pigtail-Laserdioden unter einem erheblichen Nachteil; Wenn die Faser beschädigt ist, kann sie nicht ersetzt werden, ohne sie zur Reparatur an den Hersteller zurückzusenden. Tatsächlich kann es in einigen Fällen, wie z. B. bei hermetisch verschlossenen Laserverpackungen, selbst wenn Sie den Laser an den Hersteller zurücksenden, nicht möglich sein, die Verpackung zu öffnen, ohne irreparable Schäden zu verursachen. Bei Singlemode- und Multimode-Fasern mit kleinerem Kern bricht eine Faser bei richtiger Handhabung selten, aber mit zunehmender Größe der Faser steigt auch das Risiko, sie zu beschädigen. Denn der minimale Biegeradius einer Faser ist definiert als das 150-fache ihres Manteldurchmessers. Infolgedessen kann eine typische 105/125-Multimode-Faser problemlos in einer 3,5-cm-Schleife gebogen werden, aber eine 600/660-Multimode-Faser mit großem Kern kann brechen, wenn sie enger als 18 cm geschlungen wird. Daher sind fasergekoppelte Multimode-Diodenlaser mit großem Kern typischerweise für einen einfachen Austausch abnehmbar.

Schließlich müssen Sie bei der Wahl zwischen Pigtail- und abnehmbaren Fasern auch die Laserleistung berücksichtigen. Jeder versteht, dass der Faserkopplungsprozess einer Laserdiode nicht zu 100 Prozent effizient ist, und das bedeutet, dass die „verlorene Leistung“, die es nicht in die Faser schafft, irgendwohin gehen muss. Bei Hochleistungslasern kann diese "Verlustleistung" das proximale Ende der Faser schnell aufheizen, was eine angemessene Wärmeableitung erfordert. Im Allgemeinen ist es bei einem Diodenlaser mit Pigtails ziemlich schwierig, die Faserspitze richtig zu kühlen, was oft zu mechanischen Ausfällen führt. Durch die Verwendung einer abnehmbaren Faser kann der Stecker selbst dazu dienen, die Spitze zu kühlen, wodurch das Risiko einer Überhitzung verringert wird.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass viele Laserdiodensysteme eine Kombination aus Pigtail- und abnehmbaren Fasern verwenden, um das Beste aus beiden Welten zu erhalten. In diesen Systemen sind eine oder mehrere Dioden intern mit einer permanent angeschlossenen Faser fasergekoppelt und dann an einem Schottverbinder abgeschlossen, der durch das Gehäuse geführt wird – so dass eine externe abnehmbare Faser angeschlossen und ersetzt werden kann, während die interne Kopplungswirksamkeit beibehalten wird.

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