Fibra de cristall únic (SCF)és un tipus de fibra òptica o làser elaborada a partir d'unMaterial monocristal·lí, normalment cultivat mitjançant tècniques com elCreixement del pedestal escalfat per làser (LHPG)Mètode . A diferència de les fibres òptiques de vidre convencionals, fibres de cristall únicNo tingueu límits de gra, donant lloc aPropietats òptiques, tèrmiques i mecàniques superiors-Especialment aAplicacions làser, detecció i ambient dura de gran potència.
Què és la fibra de cristall únic?
Definició:
A Fibra única de cristallés una fibra fina i flexible formada a partir d'uncristall únicde material òptic (e . g .,Antigament, Yvo₄, safir, oLinbo₃), oferintdispersió baixa, alta conductivitat tèrmica, iLlindar de dany elevat.
Característiques clau
| Propietat | Descripció |
|---|---|
| Material | Yag, safir, yvo₄, ggg, linbo₃, etc . |
| Estructura | Un sol cristal·lí, normalment només nucli (sense revestiment) |
| Diàmetre típic | 50–600 μm |
| Mètode de creixement | LHPG (creixement del pedestal escalfat per làser) |
| Transmissió òptica | Àmplia gamma de transmissió (UV -MID IR, segons el material) |
| Llindar de danys | Alt (10-100 × de fibres de vidre) |
| Conductivitat tèrmica | Alta (millor dissipació de calor que el vidre) |
Materials comuns per aFibres de cristall simples
| Material de fibra de cristall | Utilitzeu els aspectes destacats |
|---|---|
| Yag (y₃al₅o₁₂) | Lliurament làser d’estat sòlid d’alta potència |
| Sapphire (al₂o₃) | Ambients durs, alta temperatura |
| Yvo₄ | Òptica no lineal, components birefringents |
| Linbo₃ | Modulació electro-òptica, òptica no lineal |
| GGG (gd₃ga₅o₁₂) | Substrat per a dispositius magneto-òptics |
Aplicacions deFibra única de cristall
1. Làsers de fibra d’alta potència
S'utilitza comGuanyar fibres de lliurament de suports o bombes
ResistirPotència làser multi-quilowattsense danys tèrmics
2. Lliurament làser mèdic
Fibres endoscòpiques flexibles per alàsers quirúrgics o dermatològics
Sapphire SCF s'utilitza per aCO₂ o ER: lliurament làser de YAG
3. Sensació dura del medi ambient
Sensors de temperatura, tensió i pressióEn entorns d'alta temperatura o corrosius (e . g ., turbines, reactors)
Sapphire SCFS funciona>1500 graus
4. Òptica no lineal
Scfs elaborats a partir deYvo₄ o linbo₃utilitzat a:
Segona generació harmònica (SHG)
Barreja de freqüències
Oscil·ladors paramètrics òptics (OPO)
5. Aeroespacial i defensa
Sistemes làser d’alta energia
Armes de feix guiat per fibra
Sensació i comunicacions resistents a les radiacions
Avantatges sobre les fibres òptiques de vidre
| Distintiu | Fibra única de cristall | Fibra de vidre |
|---|---|---|
| Qualitat òptica | Dispersió extremadament baixa | Moderar -se |
| Llindar de danys | Molt alt | Limitat (pocs MW/cm²) |
| Conductivitat tèrmica | High (e . g ., safir ~ 30 w/m · k) | Baix (~ 1 w/m · k) |
| Resistència a la radiació | Excel·lent | Pobre a moderat |
| Reobabilitat | Limitat (rígid) | Flexible |
Limitacions
Sense revestiment→ No és adequat per a la reflexió interna total de baixa pèrdua a llargues distàncies
Elevat cost de produccióA causa del creixement del cristall
Trencadís o rígid, depenent del material
No és adequat per a la transmissió de telecomunicacions o de llarg recorregut
Formes i mides comunes
Diàmetres:50 μm a 600 μm
Longituds: normalmentuns centímetres a metres
Configuracions: fibra nua, recoberta de metall o jaqueta en mànigues de ceràmica
Pot serDoped amb ions de terra rara (e . g ., yb³⁺, nd³⁺)per a mitjans làser actius
Mètode de fabricació: creixement del pedestal escalfat per làser (LHPG)
Cristall de llavors'introdueix a la fusió d'una vareta d'origen sota un feix làser enfocat .
La fibra de cristall éstirat cap amunt, mantenimentOrientació d’un sol cristall.
Paràmetres de creixement com el control de la velocitat i el control de la temperatura El diàmetre de la fibra .