با افزایش توان خروجی لیزرهای صنعتی، نحوه انتقال ایمن، کارآمد، از راه دور و انعطاف پذیر لیزرهای پرانرژی به کلید ارتقای کاربرد عمیق و توسعه فناوری لیزر در زمینه های صنعت، تحقیقات علمی و ... تبدیل شده است. درمان پزشکی فناوری فیبر انتقال انرژی لیزری با قطر هسته بزرگ، بدون شک روشی موثر برای باز کردن قفل "آخرین متر" لیزر برای رسیدن دقیق به صحنه کاربرد است.
قطر هسته بزرگ چقدر است؟ یعنی قطر هسته بزرگتر از 50 میکرومتر است، در مقایسه با قطر هسته فیبر تک حالته سنتی معمولاً 9 تا 10 میکرومتر است. چرا از یک قطر هسته بزرگ استفاده می کنیم؟ قطر هسته بزرگ می تواند به طور موثری سطح میدان حالت فیبر را افزایش دهد، اثرات غیرخطی را کاهش دهد و کیفیت پرتو را بهبود بخشد. مهمتر از همه، فیبر می تواند قدرت نوری را تحمل کند و اندازه میدان حالت متناسب با اندازه قطر هسته است که می تواند به طور موثر آستانه آسیب فیبر را بهبود بخشد، بنابراین فیبر نوری انتقال انرژی با ساختار قطر هسته بزرگ اجتناب ناپذیر شده است. در زیر معرفی کوتاهی بر چندین فیبر اصلی انتقال انرژی لیزری با قطر بزرگ ارائه شده است.
فیبر معمولی با قطر هسته بزرگ
فیبر معمولی با قطر هسته بزرگ، ساختار و فیبر سنتی تک حالته، توسط هسته و روکش دو قسمت ترکیب، اندازه هسته بزرگتر است، برای شیشه کوارتز با خلوص بالا، مواد روکش فلزی می توانند پلاستیک یا با خلوص بالا فلوئور دوپ شده را انتخاب کنند. (F) شیشه کوارتز. روکش پلاستیکی استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر تشعشع؛ روکش شیشه ای با دوپ F پهنای باند بالاتر و تلفات کمتری دارد.
از نظر صنعتی، فیبرهای معمولی با قطر هسته بزرگ رایج‌ترین نوع الیاف انتقال انرژی لیزری هستند و به طور گسترده در زمینه‌های عملیات حرارتی سطح مواد، جوشکاری لیزری و برش لیزری استفاده می‌شوند. از نظر پزشکی، فیبر با قطر هسته بزرگ را می توان در لیتوتریپسی لیزر آندوسکوپی و درمان پروستات به دلیل ویژگی های انتقال انرژی بالا، عایق بودن و خم شدن آن استفاده کرد.
تصویر ساختار فیبر معمولی با قطر بزرگ هسته و سطح مقطع آن (منبع: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
فیبر هموژنیزه شده با ساختار ویژه با قطر هسته بزرگ
در مقایسه با فیبر نوری معمولی با قطر هسته بزرگ، فیبر نوری ساختار ویژه همگن با قطر هسته بزرگ، عمدتاً ساختار هسته تغییر می کند، دیگر دور سنتی مانند هسته مستطیلی، هسته مربع، هسته شش ضلعی، هسته هشت ضلعی، هسته حلقوی و به همین ترتیب، می تواند نیازهای سناریوهای مختلف برنامه را برآورده کند. ساختار هسته منحصربه‌فرد آن، برای دستیابی به خروجی پرتوی با سطح صاف همگن، در مقایسه با خروجی فیبر معمولی با قطر بزرگ انرژی متمرکز در مرکز پرتو گاوسی، می‌تواند لیزر و نقش مواد را یکنواخت‌تر کند، در حالی که توزیع یکنواخت انرژی لیزر همچنین آستانه آسیب فیبر را به طور کلی بهبود می بخشد، در جوشکاری لیزری پیشرفته، عملیات حرارتی، تمیز کردن سطح، فوتولیتوگرافی و پردازش ویفر نیمه هادی و غیره بسیار سودمند است.
تصویر بخشی از مقطع فیبر همگن سازه ویژه با قطر هسته بزرگ (منبع: Wuhan Changyingtong Optoelectronics)
فیبر ریزساختاری
همچنین به عنوان فیبر کریستال فوتونیک شناخته می شود، مقطع آن دارای یک توزیع ضریب شکست پیچیده است، معمولا یک آرایش دوره ای از مواد شیشه ای دوپ شده یا سوراخ های هوا، دو دسته اصلی هسته جامد و هسته خالی وجود دارد. در اینجا ما بر روی فیبرهای نوری ریزساختار توخالی تمرکز می‌کنیم، عمدتاً سه نوع الیاف براگ هسته توخالی، الیاف باند باند فوتونیک هسته توخالی و الیاف ضد تشدید هسته توخالی، که فیبرهای براگ هسته توخالی عمدتاً در زمینه سنجش استفاده می‌شوند. در حالی که الیاف باند باند فوتونیک هسته توخالی و الیاف ضد تشدید هسته توخالی، که نه تنها پتانسیل فوق العاده ای در زمینه سنجش نشان می دهند، بلکه به طور گسترده در تعدادی از زمینه های علمی و فناوری پیشرفته مانند انتقال انرژی و بالا استفاده شده است. - ارتباطات با سرعت
در مقایسه با الیاف هسته جامد، الیاف هسته توخالی دارای یک هسته هوا هستند، مشخصه ای که به آنها مزیت پراکندگی کم و اثرات غیرخطی کم را می دهد، بنابراین تضمین می کند که کیفیت خروجی نقطه ای خوب در طول انتقال حفظ می شود. در عین حال، آستانه آسیب بالای آن برای کاربردهای لیزر پرقدرت مختلف پشتیبانی محکمی را فراهم می کند.
