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이테르븀 광섬유 레이저 시스템을 위한 새로운 고출력 단일 발광 다이오드

개요

Factor 976 nm 시리즈는 매우 작고 가벼운 패키지로도 이터븀 광섬유 레이저의 더욱 높은 펌핑을 지원하며, 추가 냉각 없이 21A의 작동 전류만으로 최대 400 W의 전력을 공급할 수 있습니다. 이 새로운 다이오드는 고전력 산업, 의료, 방위 분야에 적합하며 파장 성능에 대해 열 영향을 주는 영향을 더욱 감소시키기 위해 VBG 잠금을 제공합니다.

그동안 계속적으로 대다수의 광섬유 결합 모듈이 고출력 다이오드 레이저 막대에 기반해왔으나, 최근 패싯 패시베이션이 개선되어 더 높은 COMD 임계값이 제공되었고 단일 발광기 당 더 높은 전력이 가능하게 되었습니다. 발광기는 발광기들 간 거리를 증가시키는 계단 구조로 배열되어 냉각을 강화합니다. 이 배열은 또한 다중 발광기의 공간 다중화를 촉진하며, 편광 다중화는 일부 팩터(Factor) 다이오드 패키지에서 사용될 수 있습니다.

이터븀 광섬유 레이저 시스템용 단일 발광 다이오드
새로운 팩터 976nm 다이오드는 두 가지 구성으로 제공됩니다.
Verdi 팩터 - 22 팩터 - 16
출력(W) 400 150
작동 전류(A) 21 12
전기-광학 효율 >45 (typ. 50) >48 (typ. 51)
광섬유 코어/클래딩 직경 200 / 240 106.5 / 125
90% 파워 콘텐츠 NA 0.16 (typ. 93%) NA 0.15 (typ. 93%)
체적 회절 격자(VBG) 체적 회절 격자 체적 회절 격자
광섬유 출력 피그 테일(pigtail) 피그 테일(pigtail)
치수(nm) 97 x 76 x 12 96 x 50 x 12
무게(g) 500 230
코히런트 팩터 16(FACTOR 16) 및 팩터 22(FACTOR 22) 모델

팩터 16(Factor-16)은 106.5/125 μm 광섬유에서 최대 150 W까지 펌핑할 수 있으며, 16-단일 발광기 어레이를 기반으로 합니다. 이 장치는 매우 밀집된 배열의 다이오드를 비틀어 고정 가능한 대안적인 측면 마운팅 홀이 있는 구조입니다. 냉각은 모듈 하단을 통해 전도됩니다. 이 모델은 모드스트립 광섬유를 포함하지 않으며 소형의 피그테일이 부착되어 있습니다.

팩터-22는 200/240 μm 광섬유에서 최대 400 W까지 펌핑할 수 있으며, 22-싱글 발광기 어레이를 기반으로 합니다. 이 장치에는 파이버 모드스트립이 포함되어 있어 이 영역에 약간의 열이 발생하게 됩니다. 이렇게 발생된 열은 모듈 하단에 가해지는 전도 냉각에 의해 제거되며, 고객은 필요에 따라 냉각 플레이트를 설치할 수 있습니다. 온도 센서를 마운팅하기 위해 두 개의 홀을 사용할 수 있습니다.

두 모델 모두 마운팅 과정 중 모듈이 잠재적으로 벤딩되는 것을 실질적으로 제거하도록 견고하게 설계되었으며, 이로 인해 설치된 냉각 플레이트의 유무에 관계없이 적절한 열 방산을 보장됩니다.

VGB 잠금

VGB 잠금에 대한 코히런트의 설계 목표는 1nm 미만으로 90%의 전력 함량을 달성하는 것이었습니다. 팩터 22(FACTOR 22)의 경우 선폭이 0.7 nm이고 효율이 52.6%이며 팩터 16(FACTOR 16)의 경우 0.9 nm이고 효율이 51.2%입니다.

아래 차트는 온도 영역에서 976nm의 파장 잠금을 보여줍니다.

온도 영역에서 976nm의 파장에서 VGB 파장 잠금 발생

"코히런트는 다양한 전력 수준과 파장의 VGB 잠금 제품을 제공하는 선두 기업입니다."

 

코히런트는 다양한 전력 수준과 파장을 가진 VGB 잠금 제품을 제공하는 선두 기업입니다. With in-house VGB capabilities, these FACTOR diodes benefit from improvements in locking performance. 완벽한 잠금(한 마디로 잠긴 스펙트럼에 대한 99% 전력 인밴드)은 4A~24A의 전력 범위와 20°C~50°의 온도 범위에서 달성되었으며, 이는 이러한 결과를 얻기 위해서 온도 제어를 능동적으로 수행할 필요는 없다는 것을 보여줍니다. 제시된 잠금 범위는 ±6nm입니다. 이를 통해 잠금이 시장에서 가장 넓은 잠금 범위 중 하나인 970nm의 파장부터 982nm의 파장 사이의 잠금이 해제된 중심 파장에 대해 작동한다는 것을 알 수 있습니다.

활성 온도 제어가 필요 없는 완벽한 잠금

기존 광섬유(Ex-Fiber) 수치 개구부

FACTOR 976 nm 시리즈의 개구수(NA, Numerical Aperture)는 Fiber Combiner 설계에 있어서 중요한 요소입니다. 여기에서 원거리 프로파일 빔은 과포화가 없고 고해상도인 CCD 카메라 하나를 사용해서 측정됩니다. NA 0.16의 조리개는 아래 흰색 링으로 표시됩니다.

기존 광섬유(Ex-Fiber) 수치 개구부

 

그로 인해 수평 평면과 수직 평면의 단면이 예상치 못한 측면 피크가 없는 전형적인 가우스 유사 분포라는 결과를 얻게 되었습니다. 왼쪽 하단은 각 전력 요구 사항에 대한 NA를 나타냅니다. 제조된 각 모듈은 전체 다이오드 제품군에 걸쳐 품질 보장을 보장하기 위해 이 테스트를 거칩니다.

"설계와 성능이 견고하다는 것을 검증하기 위해 혹독한 환경에서 광범위한 조건으로 테스트를 수행했습니다..."

사용 가능한 최대 전력 vs. 파장

추가 모델

팩터 다이오드는 다른 파장에서도 사용할 수 있습니다. 이러한 파장에는 10W에서 40W로 펌핑하는 튤륨 광섬유(Thulium fiber)용에서 793nm의 파장, 매우 정교하게 설계하기 위한 보다 효율적이지만 덜 복잡한 펌핑 방식에 대해 150W, 200µm, 400µm 광섬유 코어에서는 Nd3+ 기반 DPSS 레이저용에 대해 88X이 포함됩니다. 추가 모델은 Nd 엔드 펌핑, 의료 및 재료 처리 응용 분야의 경우 808nm로 제공되고 필요한 경우 의료 응용 분야의 경우 1060nm로 제공됩니다.
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