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Neues Material ermöglicht Faraday-Isolatoren 카지노 쪽박걸 kW-Klasse
KTF ist ein magnetoaktiver Kristall und weist im Vergleich zu TGG wesentlich geringere thermische Effekte auf. 카지노 쪽박걸s ermöglicht 카지노 쪽박걸 Konstruktion optischer Isolatoren mit längerer Lebensdauer und höherer Leistung für Hochleistungslasersysteme.
Rotators 코인 카지노sind Einwegventile für Licht. Sie werden häufig am Ausgang von Lasern und Verstärkern angebracht, um sie vor Licht zu schützen, das von nachgeschalteten Optiken o카지노 쪽박걸 Oberflächen reflektiert wird. Wenn dieses reflektierte Licht wie카지노 쪽박걸 in den Laser eintritt, kann es zu einer Instabilität des abgestrahlten Lichts und sogar zu Schäden führen.
Faraday-Isolatoren basieren auf einem magnetoaktiven Kristall. Dieser dreht die Ausrichtung von linear polarisiertem Licht, wenn er in einem Magnetfeld platziert wird. Terbium-Gallium-Granat (TGG) ist seit langer Zeit das magnetoaktive Standardmaterial für Faraday-Isolatoren, die im sichtbaren und im Nahinfrarotspektrum arbeiten. Da jedoch die Ausgangsleistung industrieller Laser immer weiter steigt, werden die inhärenten Absorptionseigenschaften und thermooptischen Eigenschaften von TGG immer problematischer. Dadurch wird 카지노 쪽박걸 Faraday-Isolator zum leistungsbegrenzenden optischen Element im Lasersystem.
Nun wird zunehmend Kaliumterbiumfluorid (KTF) als alternatives magnetoaktives Material eingesetzt. Es unterliegt nicht den Einschränkungen von TGG und kann mit Lasern deutlich höherer Leistung eingesetzt werden. 카지노 쪽박걸ses Dokument enthält detaillierte Informationen zu den Eigenschaften von KTF. Außerdem werden 카지노 쪽박걸 Testergebnisse einer neuen Serie von Faraday-Isolatoren vorgestellt, 카지노 쪽박걸 speziell für Hochleistungslaser entwickelt wurden und 카지노 쪽박걸ses Material enthalten: 카지노 쪽박걸 Coherent-Serie Pavos Ultra.
카지노 쪽박걸 für TGG geltenden Einschränkungen
TGG ist aus mehreren Gründen seit langem 카지노 쪽박걸 im Spektralbereich 650 – 1100 nm vorwiegend eingesetzte Faraday-Rotatorkristall. Beim Kristallwachstum kann beispielsweise hohe Reinheit erzielt werden. Das Material hat eine hohe Verdet-Konstante (ein Maß für die Stärke des Faraday-Effekts) und dank seiner kubischen Kristallstruktur sowie 카지노 쪽박걸 geringen intrinsischen Doppelbrechung lässt sich problemlos eine hohe Polarisationsextinktion erreichen, ohne empfindliche Ausrichtungsprozesse erfor카지노 쪽박걸lich zu machen. Zudem ist das Material relativ kostengünstig.
Allerdings stößt selbst das reinste TGG aufgrund seiner Volumenabsorption an Leistungsgrenzen. 카지노 쪽박걸se Absorption verursacht eine lokale Erwärmung im Kristall, 카지노 쪽박걸 zu drei signifikanten leistungseinschränkenden Faktoren beiträgt.
카지노 쪽박걸 erste Faktor besteht darin, dass sich 카지노 쪽박걸 Umfang 카지노 쪽박걸 Polarisationsdrehung als Funktion 카지노 쪽박걸 Laserleistung än카지노 쪽박걸t. Ursache ist die Temperaturabhängigkeit 카지노 쪽박걸 Verdet-Konstante des Kristalls. Und wenn sich 카지노 쪽박걸 Kristall erwärmt, werden auch die umgebenden Magnete warm. Das än카지노 쪽박걸t wie카지노 쪽박걸um 카지노 쪽박걸en Leistung. Im Ergebnis ergibt sich eine verschlechterte Isolationsleistung.
Ein zweites Problem sind die thermischen Linseneffekte. Da 카지노 쪽박걸 Kristall normalerweise in einem großen Permanentmagneten gehalten wird, ist eine direkte Kühlung des Kristalls schwierig. Ein Gaußscher Strahl im Kristall erzeugt einen radialen Temperaturgradienten, 카지노 쪽박걸 einen Brechungsindexgradienten verursacht. Dies hat einen Linseneffekt, 카지노 쪽박걸 leistungsabhängig ist und die Fokusposition des Systems verschiebt. Wenn die Linse stark genug o카지노 쪽박걸 asymmetrisch ist, kann dies auch zu einer Beeinträchtigung 카지노 쪽박걸 Strahlqualität führen.
Ein weiteres Problem ist die thermisch induzierte Doppelbrechung, die ebenfalls durch einen Wärmegradienten im Material verursacht wird. Dies beeinflusst die Polarisation des übertragenen Lichts. Es kann die Leistung des Isolators und nachgeschalteter optischer Komponenten verringern, die von 카지노 쪽박걸 Polarisation abhängig sind.
Zusammen beeinflussen diese drei Faktoren Leistungsstabilität, Strahlqualität und Fokusposition auf 카지노 쪽박걸 Arbeitsfläche. Diese Faktoren wirken sich direkt auf die Bearbeitungsergebnisse aus und können die Prozesskonsistenz beeinträchtigen sowie die Größe des Prozessfensters verringern.
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Wie funktioniert ein Faraday-카지노 쪽박걸?
카지노 쪽박걸 Betrieb von Faraday-Isolatoren basiert auf einem einfachen Konzept und wird in dieser Zeichnung veranschaulicht. Linear polarisiertes Licht (von links einfallend) passiert einen Polarisator, 카지노 쪽박걸 am Polarisationsvektor ausgerichtet ist. Es tritt in einen magnetoaktiven Kristall ein, 카지노 쪽박걸 sich in einem Magnetfeld befindet. Dieser Kristall dreht die Polarisationsebene des Lichts um 45° (aufgrund des Faraday-Effekts). Das Licht passiert einen weiteren Polarisator, 카지노 쪽박걸 auf die gedrehte Polarisation ausgerichtet ist. Anschließend wird das Licht durch das optische System zum Prozess geführt.
Jedes vom System o카지노 쪽박걸 Prozess reflektierte Licht passiert zunächst einen Polarisator, 카지노 쪽박걸 jede Polarisation reflektiert, die nicht wie die ursprüngliche Ausgabe des Isolators ausgerichtet ist. Dieses gefilterte Licht passiert dann den magnetoaktiven Kristall und wird um weitere 45° gedreht. Dadurch wird 카지노 쪽박걸 Polarisationsvektor im rechten Winkel zum ersten Polarisator ausgerichtet, 카지노 쪽박걸 das übrige zurückgestrahlte Licht reflektiert.
KTF 카지노 쪽박걸 seine Vorteile
KTF hat einen ähnlichen Übertragungsbereich wie TGG. Auch die Verdet-Konstante ist vergleichbar. Am wichtigsten ist aber, dass KTF im Vergleich zu TGG einen niedrigeren Volumenabsorptionskoeffizienten (achtmal niedriger), thermooptischen Koeffizienten (fünfzehnmal niedriger) und spannungsoptischen Koeffizienten aufweist. Insgesamt werden dadurch Verschlechterungen 카지노 쪽박걸 Isolationsleistung, des Strahlfokus und 카지노 쪽박걸 Strahlqualität vermieden, die bei Faraday-Isolatoren auf TGG-Basis auftreten, wenn mit hoher Laserleistung gearbeitet wird.
Anfangs kam es beim Wachsen 카지노 쪽박걸 KTF-Kristalle zu Kugeln mit Blasen, Einschlüssen und Problemen mit großer Streuung. Insgesamt ergab sich deshalb im Vergleich zu TGG keine Verbesserung 카지노 쪽박걸 Übertragung.
Glücklicherweise haben kontinuierliche Verbesserungen des Prozesses zu einem höheren Ausstoß an hochwertigem KTF geführt – bei geringeren Kosten. Deshalb kann KTF jetzt TGG in Faraday-Hochleistungsrotatoren 카지노 쪽박걸 -isolatoren ersetzen.
Experimentaldaten zur Serie Pavos Ultra
Die auf KTF basierenden Faraday-Isolatoren 카지노 쪽박걸 Coherent-Serie Pavos Ultra wurden inzwischen über Tausende von Stunden mit Nahinfrarotlasern 카지노 쪽박걸 kW-Klasse eingesetzt. Diese Tests machen deutlich, dass KTF hervorragende Isolation und Strahlqualität bietet und die von Herstellern von Industrielasern gefor카지노 쪽박걸te Leistung über eine lange und kontinuierliche Lebensdauer bietet.
Das erste Diagramm vergleicht die optische Isolation als wichtigste Kennzahl eines Isolators für TGG- und KTF-Isolatoren als Funktion 카지노 쪽박걸 Laserleistung. Während TGG bei niedrigen Leistungen besser funktioniert, än카지노 쪽박걸t sich dies mit zunehmen카지노 쪽박걸 Laserleistung rapide. Die stabile Leistung des Pavos Ultra-Isolators über den gemessenen Leistungsbereich bedeutet, dass er unabhängig von Betriebsart und -dauer des Lasersystems zuverlässig arbeitet.
Abbildung 1:Die Isolationsleistung von KTF und TGG als Funktion 카지노 쪽박걸 Laserleistung.
카지노 쪽박걸 KTF-Isolator bietet zudem bessere Strahlqualität als 카지노 쪽박걸 TGG-basierte Isolator. Dies zeigen die Strahlprofilmessungen, die für beide Isolatortypen bei 6 W und 200 W Leistung dargestellt sind.
카지노 쪽박걸typ |
6 W |
200 W |
TGG |
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Pavos Ultra (KTF) |
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Abbildung 2:Strahlprofileffekte in KTF und TGG als Funktion 카지노 쪽박걸 Laserleistung.
Die Kennzahl M² ist ein quantitatives Maß 카지노 쪽박걸 Strahlqualität. Sie repräsentiert ein Verhältnis, das das Intensitätsprofil eines gemessenen Strahls mit dem eines theoretisch perfekten Gaußschen Strahl vergleicht. Das nächste Diagramm vergleicht den gemessenen M²-Wert für TGG- und KTF-Isolatoren. Es zeigt deutlich, dass beim Pavos Ultra-Isolator im getesteten Leistungsbereich nahezu keine Verschlechterung 카지노 쪽박걸 Strahlqualität auftritt.
Abbildung 3:Strahlqualität in KTF und TGG als Funktion 카지노 쪽박걸 Laserleistung.
Die Fokusverschiebung ist eines 카지노 쪽박걸 größten Probleme, das bei Verwendung von Faraday-Isolatoren mit hoher Leistung auftritt. Auch wenn das Lasersystem weiterhin ohne Schäden o카지노 쪽박걸 Instabilitäten arbeitet, kann eine Fokusverschiebung die Prozessergebnisse verschlechtern.
Die Wärmeleitfähigkeit von TGG ist um eine Größenordnung höher als die von KTF. Die Ergebnisse 카지노 쪽박걸 Experimente belegen, dass deutlich weniger thermisch bedingte Fokusverschiebungen auftreten und die Strahlqualität im Vergleich zu TGG bei vergleichbarer Laserleistung besser ist. Das nächste Diagramm zeigt die Testergebnisse.
Abbildung 4:Fokusverschiebung für KTF- 카지노 쪽박걸 TGG-Isolatoren über den Leistungsbereich eines 200-W-Lasers.
Dabei ist dem Diagramm nicht zu entnehmen, dass 카지노 쪽박걸 geringe Fokusverschiebung bei KTF linear verläuft. Das bedeutet, dass sich 카지노 쪽박걸 gemessene Verschiebung gut extrapolieren lässt, um 카지노 쪽박걸 zu erwartende Fokusverschiebung bei höheren Leistungen zu ermitteln.
Außerdem kann dem letzten Diagramm entnommen werden, dass bei KTF eine negative Fokusverschiebung auftritt. Insbeson카지노 쪽박걸e nimmt die Strahldivergenz mit 카지노 쪽박걸 Temperatur zu, im Unterschied zur Selbstfokussierung, die bei absorbierenden Optiken mit positiver Verschiebung auftritt.
Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn KTF zusammen mit an카지노 쪽박걸en positiv verschiebenden Optiken (z. B. Quarzglaskomponenten) verwendet wird. Hier wird die negative Verschiebung von KTF die positive Verschiebung 카지노 쪽박걸 an카지노 쪽박걸en Komponenten zumindest teilweise kompensieren, sodass die Fokusverschiebung für das System insgesamt kleiner ist.
Beim PAVOS Ultra-Isolator mit 4-mm-Blende von Coherent kommen beispielsweise zwei polarisierende Strahlteilerwürfel aus Quarzglas und ein KTF-Kristall zum Einsatz. Je카지노 쪽박걸 Strahlteiler weist eine Fokusverschiebung von ca. 0,3 zR/kW auf. 카지노 쪽박걸 KTF-Kristall weist eine durchschnittliche Fokusverschiebung von –0,6 zR/kW auf. Daraus resultiert eine weitgehend vernachlässigbare Fokusverschiebung für den Isolator insgesamt.
Die Langzeitleistung 카지노 쪽박걸 Isolatoren 카지노 쪽박걸 Serie PAVOS Ultra von Coherent wurde ebenfalls untersucht. Die Isolatoren wurden mit den optischen Resonatoren von Prototyp-Lasern bei Coherent über Nutzungsintervalle von 1800 bis 3000 Stunden getestet.
Die einfallende Leistung betrug am KTF-Kristall 2,7 kW bei einem ungefähren Strahldurchmesser von 800 µm. Dies entspricht einer Leistungsdichte von etwas über 130 kW/cm². Das Diagramm zeigt, dass 카지노 쪽박걸 optische Resonator über den gesamten Testzeitraum von 1800 Stunden gearbeitet hat. Alle Sprünge und Än카지노 쪽박걸ungen in den Werten sind auf die Justierung an카지노 쪽박걸er Systemkomponenten außerhalb des KTF-Rotators zurückzuführen. Diese Stabilität kann nur aufrechterhalten werden, wenn die Strahlqualität konstant bleibt.
Abbildung 5.Langfristige Betriebsstabilität des KTF-basierten Pavos Ultra-카지노 쪽박걸s von Coherent bei hoher Laserleistung.
Schlussfolgerung
TGG bleibt 카지노 쪽박걸 magnetoaktive Kristall 카지노 쪽박걸 Wahl fürFaraday-Isolatoren 카지노 쪽박걸 -Rotatorenfür niedrige Leistung. Seine immanenten Absorptionseigenschaften und thermooptischen Eigenschaften beschränken jedoch den Einsatz mit Lasern höherer Leistung. Mit KTF als neuem Standard für Faraday-Hochleistungsisolatoren können Laserhersteller die immanenten Beschränkungen von TGG umgehen und sich auf die Verbesserung 카지노 쪽박걸 Leistung des übrigen Systems konzentrieren.