Single Crystal Fiber (SCF)je typ optického nebo laserového vlákna vyrobeného z amonokrystalický materiál, obvykle pěstované pomocí technik, jako jeLaser vyhřívaný růst podstavce (LHPG)Metoda . Na rozdíl od konvenčních skleněných optických vláken, jednokrystalických vlákenNemáte hranice zrn, což má za následekVynikající optické, tepelné a mechanické vlastnosti-zejména vVysoce výkonné laserové, snímací a drsné aplikace.
Co je to jedno krystalové vlákno?
Definice:
A Jedno krystalové vláknoje tenké, flexibilní vlákno vytvořené z aSingle Crystaloptického materiálu (e . g .,Yag, Yvo₄, safír, neboLinbo₃), nabídkanízký rozptyl, vysoká tepelná vodivost, aprahová hodnota vysokého poškození.
Klíčové vlastnosti
| Vlastnictví | Popis |
|---|---|
| Materiál | Yag, sapphire, yvo₄, ggg, linbo₃ atd. . |
| Struktura | Jednokrystalický, obvykle pouze jádro (bez pláště) |
| Typický průměr | 50–600 μm |
| Metoda růstu | LHPG (růst laserového vyhřívaného podstavce) |
| Optický přenos | Široký rozsah přenosu (UV - Mid IR, v závislosti na materiálu) |
| Prahová hodnota poškození | Vysoká (10–100 × skleněných vláken) |
| Tepelná vodivost | Vysoký (lepší rozptyl tepla než sklo) |
Běžné materiály proJedno krystalová vlákna
| Materiál krystalického vlákna | Zdůraznění pouzdra použití |
|---|---|
| Yag (y₃al₅o₁₂) | Dodávka laseru s vysokým výkonem |
| Sapphire (al₂o₃) | Drsná prostředí, vysoká teplota |
| Yvo₄ | Nelineární optika, dvojnásobné komponenty |
| Linbo₃ | Elektrooptická modulace, nelineární optika |
| GGG (gd₃ga₅o₁₂) | Substrát pro magnetooptická zařízení |
AplikaceJedno krystalové vlákno
1. Lasery s vysokým výkonem
Používá se jakoZískejte vlákna doručení médií nebo čerpadla
OdolatLaserová síla více kilowattůbez tepelného poškození
2. Doručení lékařského laseru
Flexibilní endoskopická vlákna prochirurgické nebo dermatologické lasery
Sapphire SCF se používá proCo₂ nebo ER: Dodávka laseru YAG
3. Tvrdé snímání prostředí
Senzory teploty, napětí a tlakuVe vysokoteplotních nebo korozivních prostředích (E . g ., turbíny, reaktory)
Sapphire SCF působí>1500 stupňů
4. Nelineární optika
SCF vyrobené zYvo₄ nebo linbo₃Používá se v:
Druhá harmonická generace (SHG)
Míchání frekvence
Optické parametrické oscilátory (OPOS)
5. Aerospace a obrana
Vysokoenergetické laserové systémy
Zbraně paprsků vedené vlákny
Snížení a komunikace odolné vůči záření
Výhody oproti optickým vláknům ze skla
| Funkce | Jedno krystalové vlákno | Skleněné vlákno |
|---|---|---|
| Optická kvalita | Extrémně nízký rozptyl | Mírný |
| Prahová hodnota poškození | Velmi vysoká | Limited (málo MW/CM²) |
| Tepelná vodivost | High (E . g ., Sapphire ~ 30 W/M · K) | Nízká (~ 1 W/M · K) |
| Odolnost proti záření | Vynikající | Chudý až střední |
| Ohýbatelnost | Limited (rigid) | Flexibilní |
Omezení
Žádné opláštění→ Nevhodné pro celkový vnitřní odraz nízkého ztráty na velké vzdálenosti
Vysoké výrobní nákladyKvůli růstu krystalů
Křehké nebo rigidní, v závislosti na materiálu
Není vhodné pro telekomunikační nebo dlouhý přenos
Běžné formy a velikosti
Průměry:50 μm až 600 μm
Délky: obvykleněkolik centimetrů do metrů
Konfigurace: holé vlákno, kovové nebo kovové nebo pláštěné v keramických rukávech
Může býtDoped s vzácnými ionty (E . g ., yb³⁺, nd³⁺)Pro aktivní laserové média
Metoda výroby: Laser vyhřívaný růst podstavce (LHPG)
Semenný krystalje zavedena do taveniny zdrojové tyče pod zaostřeným laserovým paprskem .
Křišťálové vlákno jevytáhl vzhůru, udržováníOrientace s jedním krystalem.
Parametry růstu, jako je rychlost tahu a ovládání teploty, průměr vlákna .