Cos'è una fibra per la trasmissione di energia?

Una fibra per la trasmissione di energia è un tipo di fibra ottica progettata specificamente per fornire un'elevata potenza ottica, in modo continuo o a impulsi, con perdite minime e senza danni dovuti a riscaldamento, effetti non lineari o guasti della fibra. Queste fibre sono ottimizzate per la trasmissione dell'energia laser, non solo dei dati, rendendole essenziali nella lavorazione laser industriale, nei laser medici, nei sistemi militari e altro ancora.

Queste fibre sono fondamentalmente diverse dalle fibre per telecomunicazioni standard in termini di dimensioni del nucleo, materiali, gestione termica e soglia di potenza.

 

Tipi di fibre per la trasmissione di energia

Tipo Descrizione
Fibra multimodale a nucleo grande (MMF) Anima da 100–1000 μm per l'emissione di un fascio ampio (ad esempio, saldatura laser)
Doppia-fibra rivestita (DCF) Nucleo interno per segnale, rivestimento esterno per luce della pompa (utilizzato in laser/amplificatori a fibra)
Fibra di cristallo fotonico (PCF) Nucleo cavo o strutturato per potenza estremamente elevata o guida in modalità singola-
Fibra LMA (area modalità grande) Nucleo in modalità-single allargato per una minore densità di potenza nell'erogazione in modalità-single{1}}ad alta potenza
Fibre dell'indice del passaggio di silice- Fibre di base in silice multimodale di elevata-purezza per la trasmissione laser
Fibre di zaffiro o fluoruro Materiali non-silice per la fornitura di energia nel medio-IR

 

Caratteristiche chiave

Caratteristica Descrizione
Diametro del nucleo Ranges from 50 μm to >1000 μm
Apertura numerica (NA) Tipicamente 0,22–0,48 per un'elevata efficienza di cattura
Materiale Silice fusa di elevata-purezza, vetro al fluoruro o rivestimenti speciali
Rivestimento e rivestimento Doppio rivestimento per protezione termica e meccanica
Soglia di danno laser Elevato (fino a diversi MW/cm² a seconda del modello)
Terminazione della fibra SMA, QBH, D80 o connettori ad alta-potenza personalizzati
Gestione della potenza Fino a diversi kilowatt in funzionamento CW o pulsato
Raggio di piegatura Più grande delle fibre per telecomunicazioni per evitare la perdita di microflessione

 

Scopo e uso funzionale

Funzione Come aiuta la fibra di trasmissione dell'energia
Emetti raggi laser ad alta-potenza Trasferisce energia ottica con bassa perdita
Minimizzare gli effetti non lineari I nuclei di grandi dimensioni riducono lo scattering Raman e Brillouin
Prevenire danni alle fibre Rivestimenti di alta-qualità e aree modali di grandi dimensioni
Accoppia i diodi della pompa ai laser I DCF forniscono energia ai diodi ai nuclei attivi
Abilita la modellazione e la suddivisione del raggio Sono disponibili più-geometrie core e personalizzate

 

Applicazioni

Industria/settore Caso d'uso
Lavorazione laser industriale Saldatura, taglio, incisione con laser a fibra o a diodi
Medicina (laser chirurgici) Ablazione dei tessuti, dermatologia, erogazione laser endoscopica
Ricerca scientifica Emissione di raggi ad alta-potenza per esperimenti
Difesa/Energia Diretta Armi laser, designazione del bersaglio
Aerospaziale e automobilistico Unione laser di metalli e compositi
Ibrido telecomunicazioni/energia Trasmissione combinata segnale + energia in alcuni sistemi fotonici

 

Fibra per la trasmissione di energia vs Fibra standard

Caratteristica Fibra per la trasmissione dell'energia Fibra per telecomunicazioni standard (SM/MM)
Dimensione del nucleo 50–1000 μm 8–10 μm (SM), 50/62,5 μm (MM)
Gestione della potenza Alto (watt in kilowatt) Molto basso (<0.5 W)
Soglia di danno Alto Basso
Tipo di terminazione SMA, D80, QBH LC, SC, FC
Sensibilità alla piega Alto (raggio di curvatura ampio) Moderare
Applicazione Energia/laser Comunicazione dei dati

 

Considerazioni sulla progettazione

Rivestimento AR o cappucci terminali in fibra: prevengono la-riflessione posteriore e i danni alla superficie

Dissipazione del calore: considera il raffreddamento del connettore (SMA/QBH-raffreddato ad acqua)

Backscatter e stabilità della modalità: LMA o PCF utilizzati per ridurre i problemi non lineari

Tipo di connettore: scegli connettori ad alta-potenza come SMA 905, QBH o QD

Tampone protettivo: materiali della giacca come silicone o treccia metallica per una maggiore durata

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