الألياف البلورية المفردة (SCF)هو نوع من الألياف البصرية أو الليزر مصنوعة من أمواد أحادية البلورة، عادة ما يزرع باستخدام تقنيات مثلنمو قاعدة التمثال الساخنة بالليزر (LHPG)الطريقة . على عكس الألياف البصرية الزجاجية التقليدية والألياف البلورية المفردةليس لديك حدود الحبوب، مما أدى إلىالخواص البصرية والحرارية والميكانيكية الفائقة-خاصة فيتطبيقات الليزر عالية الطاقة ، والاستشعار ، والبيئة القاسية.
ما هو الألياف البلورية المفردة?
تعريف:
A ألياف بلورية واحدةهو ألياف رقيقة ومرنة تتشكل من أبلورة واحدةالمواد البصرية (e . g . ،ياج, yvo₄, الياقوت، أوLinbo₃) ، عرضانتشار منخفض, الموصلية الحرارية العالية، وعتبة أضرار عالية.
الخصائص الرئيسية
| ملكية | وصف |
|---|---|
| مادة | yag ، sapphire ، yvo₄ ، ggg ، linbo₃ ، etc . |
| بناء | أحادي البلورة ، عادة ما تكون أساسية فقط (لا تكسيد) |
| قطر نموذجي | 50–600 μm |
| طريقة النمو | LHPG (نمو التمثال الساخن بالليزر) |
| انتقال البصرية | نطاق نقل واسع (الأشعة تحت الحمراء للأشعة فوق البنفسجية ، اعتمادًا على المواد) |
| عتبة الضرر | عالية (10-100 × من الألياف الزجاجية) |
| الموصلية الحرارية | عالية (تبديد حرارة أفضل من الزجاج) |
مواد مشتركة لالألياف البلورية المفردة
| مادة الألياف البلورية | استخدام أبرز الحالات |
|---|---|
| yag (y₃al₅o₁₂) | توصيل الليزر الصلب عالي الطاقة |
| الياقوت (al₂o₃) | بيئات قاسية ودرجة حرارة عالية |
| yvo₄ | البصريات غير الخطية ، مكونات birefringent |
| Linbo₃ | التعديل الكهربائي ، البصريات غير الخطية |
| GGG (gd₃ga₅o₁₂) | الركيزة للأجهزة المغناطيسية البصرية |
تطبيقاتألياف بلورية واحدة
1. أشعة الليزر الألياف عالية الطاقة
تستخدم كماكسب الوسائط أو ألياف توصيل المضخة
تحملقوة ليزر متعددة كيلوواتبدون أضرار حرارية
2. تسليم الليزر الطبي
ألياف بالمنظار مرنة لأشعة الليزر الجراحية أو الجلدية
يتم استخدام SAPPHIRE SCF لCO₂ أو ER: تسليم الليزر YAG
3. استشعار البيئة القاسية
درجة الحرارة والسلالة وأجهزة استشعار الضغطفي البيئات ذات درجة الحرارة العالية أو التآكل (E . g . ، التوربينات ، المفاعلات)
SAPPHIRE SCFs تعمل>1500 درجة
4. البصريات غير الخطية
SCFs مصنوعة منyvo₄ أو linbo₃تستخدم في:
الجيل التوافقي الثاني (SHG)
خلط التردد
مذبذبات حدودي بصري (OPOS)
5. الطيران والدفاع
أنظمة الليزر عالية الطاقة
أسلحة الشعاع الموجهة للألياف
الاستشعار والاتصالات المقاومة للإشعاع
المزايا على الألياف البصرية الزجاجية
| ميزة | ألياف بلورية واحدة | الألياف الزجاجية |
|---|---|---|
| الجودة البصرية | نثر منخفض للغاية | معتدل |
| عتبة الضرر | عالية جدا | محدودة (قليلة ميغاواط/سمبع) |
| الموصلية الحرارية | High (E . g . ، sapphire ~ 30 w/m · k) | منخفض (~ 1 ث/م · ك) |
| مقاومة الإشعاع | ممتاز | فقير إلى معتدل |
| الانحناء | محدودة (جامدة) | مرن |
القيود
لا الكسوة→ غير مناسب للانعكاس الداخلي الكلي للخسارة المنخفضة على مسافات طويلة
ارتفاع تكلفة الإنتاجبسبب نمو البلورة
هش أو جامدة، اعتمادا على المادة
غير مناسب للاتصالات أو انتقال المدى الطويل
الأشكال والأحجام الشائعة
أقطار:50 ميكرون إلى 600 ميكرون
أطوال: عادةبضعة سنتيمترات إلى العدادات
التكوينات: الألياف العارية ، المغلفة بالمعادن ، أو مغلفة في الأكمام الخزفية
ربماDOPED مع أيونات نادرة earth (e . g . ، yb⁺⁺ ، nd⁺⁺)لوسائط الليزر النشطة
طريقة التصنيع: نمو التمثال المسخن بالليزر (LHPG)
بلورة البذورتم تقديمه إلى ذوبان قضيب المصدر تحت شعاع ليزر مركّز .
الألياف الكريستاليةسحبت لأعلى، الحفاظتوجيه أحادي البلورة.
معلمات النمو مثل معدل السحب والتحكم في درجة الحرارة قطر الألياف .