Bij vezelgekoppelde lasersystemen is de keuze van de optische vezel rechtstreeks bepalend voor de straalkwaliteit, de systeemstabiliteit en de geschiktheid voor toepassingen. Hoewel single-mode, multimode en polarisatie-handhavende vezels er extern hetzelfde uit kunnen zien, zijn hun interne voortplantingskarakteristieken fundamenteel verschillend. Een onjuiste selectie kan leiden tot koppelingsverlies, bundelvervorming of langdurige instabiliteit.
1. Single-mode glasvezel (SMF: Single-mode glasvezel)
Single-mode glasvezel ondersteunt alleen de fundamentele voortplantingsmodus (LP01). Het heeft een kleine kerndiameter, doorgaans ongeveer 3–10 μm (bij ~1550 nm).
Belangrijkste kenmerken:
- Slechts één voortplantingsmodus (geen intermodale spreiding)
- Uitstekende straalkwaliteit (M² dichtbij 1)
- Hoge ruimtelijke coherentie
- Vereist een hoge koppelingsprecisie
Typische toepassingen:
- Levering van fiberlaseruitvoer
- Optische communicatiesystemen
- Interferometrische detectie en LIDAR
- Optische experimenten met hoge precisie
2. Multimode glasvezel (MMF: Multimode glasvezel)
Multimode glasvezel heeft een veel grotere kerngrootte (gewoonlijk 50 μm, 62,5 μm, 105 μm of zelfs 200 μm), waardoor meerdere voortplantingsmodi tegelijkertijd mogelijk zijn.
Belangrijkste kenmerken:
- Hoge koppelingsefficiëntie en tolerantie
- Kan een hoger optisch vermogen aan
- Aanzienlijke modale spreiding
- De uitgangsbundel is minder gefocust en meer “diffuus”
Typische toepassingen:
- Laserverlichtingssystemen
- Industriële verwerking (lage tot gemiddelde precisie)
- Medische verlichting en therapie
- Levering pomplicht
3. Polarisatie-behoud van Single-Mode Fiber (PMF)
Polarisatie-behoudende vezels zijn gebaseerd op single-mode vezels, maar bevatten spanningsstructuren (bijvoorbeeld Panda- of Bow-Tie-ontwerpen) om de polarisatietoestand tijdens de voortplanting te behouden.
Belangrijkste kenmerken:
- Handhaaft lineaire polarisatietoestand
- Zeer goed bestand tegen omgevingsstoringen (temperatuur, stress)
- Hoogste stabiliteit en samenhang tussen vezeltypen
- Hogere kosten en strengere uitlijningseisen
Typische toepassingen:
- Interferometrische detectie (bijv. glasvezelgyroscopen)
- Coherente optische communicatie
- Lasersystemen met hoge stabiliteit
- Precisiemetrologie en kwantumoptica
4. Vergelijkingssamenvatting
| Vezeltype | Modi | Koppelingsproblemen | Straalkwaliteit | Stabiliteit | Typisch gebruik |
|---|---|---|---|---|---|
| Enkele modus | 1 | Hoog | Uitstekend | Hoog | Lasers, communicatie |
| Multimode | Meerdere | Laag | Medium | Medium | Industrieel, verlichting |
| PM enkele modus | 1 + polarisatiecontrole | Zeer hoog | Uitstekend | Zeer hoog | Precisiesystemen |
5. Hoe u glasvezel kiest voor glasvezelgekoppelde lasersystemen
De selectie gaat niet over welke glasvezel ‘beter’ is, maar welke aansluit bij de systeemvereisten:
- Als de kwaliteit van de straal en de consistentie van de straal over lange afstanden de prioriteit zijn →Single-mode glasvezel
- Als een hoog optisch vermogen en eenvoudige koppeling belangrijker zijn →Multimode glasvezel
- Als polarisatiestabiliteit en systeemherhaalbaarheid van cruciaal belang zijn →PM single-mode glasvezel
Bij het ontwerp van echte vezelgekoppelde lasermodules moet ook rekening worden gehouden met aanvullende factoren:
- Divergentiehoek van de laserdiode
- Numerieke diafragma (NA)-aanpassing
- Ontwerp van koppellens
- Thermische stabiliteit en verpakkingsstructuur
Conclusie
Als fabrikant van vezelgekoppelde lasermodules kan AIMLASER op maat gemaakte single-mode, multimode en polarisatiebehoudende vezelkoppelingsoplossingen bieden die zijn afgestemd op verschillende toepassingsvereisten, waardoor de algehele systeemprestaties en betrouwbaarheid worden geoptimaliseerd.