Выбор комплекта оборудования и оптической схемы для измерения параметров излучения непрерывного волоконного лазера YLR-1000-U

Данный курсовая работа актуальна и посвящена выбору аппаратуры и методик для контроля основных характеристик непрерывного волоконного лазера YLR-1000-U. Её задачами являются: описание непрерывного волоконного лазера YLR-1000-U, выбор оборудования и разработка оптической схемы для измерения параметров излучения непрерывного волоконного лазера YLR-1000-U. Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что в научно-исследовательской и промышленной деятельности, разработка схем и методик измерений, контроль параметров лазеров являются важнейшими задачами. К тому же, рассматриваемый в данной работе тип лазера (импульсный твердотельный лазер с диодной накачкой) нашёл массу применений в различных сферах, таких как: научные исследования, масс-спектрометрия, медицина, биология, исследования состава атмосферы и литография. В последнее десятилетие достигнуты значительные успехи в разработке волоконных лазеров, способных работать в непрерывном режиме и с мультикиловатной выходной мощностью [1]. Такие результаты были достигнуты в волоконных лазерах с использованием световодов с двойной оболочкой, легированных ионами иттербия [1-5]. Конфигурация волоконного световода с двойной оболочкой позволяет достигать значительных мощностей генерации лазерного источника за счет использования полупроводниковой накачки, работающей в многомодовом режиме генерации. Кроме того, активная среда в данной случае работает по 3-х уровневой или квази-четырех уровневой схеме, что позволяет достигать высоких значений КПД и выходных мощностей.

---

Не торопитесь заказать доклад в Екатеринбурге , доверьтесь проверенным источникам.

---

Иттербиевые волоконные лазеры средней мощности с двойной оболочкой сегодня широко используются в задачах медицинской диагностики, лазерной хирургии, в изображающих системах, дальномерных системах видения и др. [4,6]. Цель данной курсовой работы: выбор комплекта оборудования и оптической схемы для измерения параметров излучения непрерывного волоконного лазера YLR-1000-U При этом существенно важным является решение следующих задач: - описание непрерывного волоконного лазера YLR-1000-U; - выбор комплекта оборудования; - выбор оптической схемы для измерения параметров излучения непрерывного волоконного лазера YLR-1000-U.

Данный курсовой проект посвящен выбору аппаратуры и методик для контроля основных характеристик иттербиевого импульсного волоконного лазера YLR-1000-U производства НТО ИРЭ-Полюс (г.Фрязино, Московская область). В ходе выполнения курсового проекта по материалам научно-технической литературы был проведен анализ современной контрольно-измерительной аппаратуры различных фирм-производителей: «Primes», «Ophir», «Newport», «Standa», «Yokogawa». По результатам ознакомления была отобрана аппаратура, подходящая по своим техническим характеристикам для контроля основных параметров излучения исследуемого волоконного лазера, приведенных в исходных данных задания на выполнение курсового проекта. Результаты оценки технико-экономической эффективности внедрения: • качество: НТО «ИРЭ-Полюс» имеет сертификат ISO 9001 2015 года; • сервис: высокое качество обслуживания клиентов; • комплексная безопасность; • регулярные исследования: кафедра фотоники – ведущая кафедра по подготовке молодых учёных и специалистов в области лазерной физики, созданная на базе ООО НТО «ИРЭ-Полюс» (Российское подразделение IPG Photonics Corporation) в 1996 году. Более 80 % выпускников кафедры продолжают работать в IPG и занимают ведущие, в том числе руководящие должности; Результаты научно-технического уровня изготовления данными производителями аппаратуры, высоко оценен. Потрясающий успех оптоволоконных лазеров и их революционный эффект на лазерные технологии схожи с другим широко известным радикальным изменением правил игры в области технологий, когда произошла замена вакуумных ламп транзисторами. Эта аналогия особенно уместна, если учесть, что устаревшие лазеры — это громоздкие, неэффективные, недолговечные устройства, требующие интенсивного обслуживания и трудоемкие в производстве. Волоконные лазеры, с другой стороны, компактные, высокоэффективные и надежные устройства, обеспечивающие работу без обслуживания на протяжении всего срока службы. Также в данной работе разработаны и описаны методики и схема измерения пространственно-энергетических и спектральных характеристик излучения лазера. Рассмотрены основные положения по измерению мощности, спектральных характеристик и качества пучка М2 лазера на основе современных российских стандартов по лазерной технике. Описаны принцип работы и основные характеристики измерительной аппаратуры согласно мануалам фирм-производителей. Описана подготовка и порядок проведения измерений основных параметров лазерного излучения. Проведены расчеты в соответствии с выбранной схемой измерения параметров лазера номинальной средней выходной мощности и плотности мощности излучения исследуемого волоконного лазера YLR-1000-U на входной апертуре контрольно-измерительной аппаратуры. По результатам расчетов был сделан вывод, что они не превышают порогового значения повреждения для выбранной аппаратуры. Преимущество: Почему рекомендуется выбирать волоконные лазеры IPG за набор очевидных преимуществ перед лазерами предыдущих поколений. Элегантная простота оптоволоконных лазеров обеспечивает их по-настоящему универсальным и удобным в использовании функционалом, компактностью, а экономичность, качество луча и низкая стоимость владения не имеют себе равных. Простота и элегантность волоконного лазера заключаются в его высоком КПД, компактности, надежности и низкой стоимости владения, которые вызвали огромный успех на рынке Поразительным успехом на протяжении первых 50 лет своего существования промышленные лазеры обязаны своей способности превращать обычные источники энергии в высоконаправленные лучи. Для этой цели каждый лазер состоит из источника энергии, способа передачи этой энергии в лазерный резонатор и способа подачи результирующего лазерного луча на рабочую деталь. Технические преимущества волокна очевидны на каждом из этапов архитектуры. Источник энергии: устаревшие лазеры используют многочисленные источники энергии — лампы, ВЧ-плазму и даже химические реакции. Общими недостатками данных источников энергии являются низкая эффективность превращения энергии, частая необходимость в обслуживании и экологически неблагоприятные расходные материалы. Оптоволоконные лазеры используют долговечные полупроводниковые диодные лазеры для эффективного преобразования электричества в лучевую энергию и поэтому не требуют обслуживания или расходных материалов. Передача энергии: оптические резонаторы традиционных лазеров преобразуют подводимую энергию в газонаполненных камерах значительных объемов. Крупногабаритные резонаторы необходимы в связи с неэффективностью газовой генерации лазерного излучения или потребностью включения объемных оптических элементов в резонатор. Оптоволоконные лазеры невероятно компактны в связи с тем, что они преобразуют энергию полупроводникового диода в полезные лазерные лучи в оптическом волокне, которое не толще человеческого волоса. Доставка луча: устаревшие лазеры используют сложную оптику для вывода лазерного луча и его доставки на обрабатываемое изделие. Например, используются герметичные окна, для изоляции необычных или токсичных химических веществ внутри резонатора. Внешняя оптика зачастую требует сложной системы зеркал для доставки выходного излучения лазера до своей цели. Напротив, гибкое оптическое волокно отлично монтируется и идеально походит для доставки луча. По-настоящему промышленный лазер: основные элементы волоконного лазера — полупроводниковые диоды и оптическое волокно; они отлично подходят для массового производства, обеспечивая непревзойденный контроль и воспроизводимость, а ключевым этапом сборки лазера является спайка оптических волокон. Сравните это с объемными герметичными резонаторами, точной оптической юстировкой и ультраплоскими зеркалами, характерными для устаревших лазеров. Становится очевидным, что простота и элегантность волоконного лазера обуславливают его эффективность, компактность, надежность и экономичностью, которые помогли добиться невероятного успеха на рынке.

1. Kurkov A.S., Dianov E.M. Moderate-power cw fibre lasers. Kvantovaya elektronika, 2004, vol. 34, iss. 10, pp. 881-900. (English version of journal: Quantum Electronics, 2004, vol. 34, iss. 10, pp. 881-900. DOI: 10.1070/QE2004v034n10ABEH002739 ). 2. Diels J.-C., Arissian L. Lasers: The Power and Precision of Light. Wiley-VCH, 2011. 277 p. 3. Digonnet M.J.F., ed. Rare Earth Doped Fiber Lasers and Amplifiers. New York, Marcel Dekker, 1993. 4. Rutering M. Laser Technology Comparative Analysis. Fotonika = Photonics, 2011, no. 3,pp. 26-32. (in Russian). 5. Snitzer E., Po H., Hakimi F., Tumminelli R., McCollum B.C. Double-clad, offset core Nd fi- ber laser. Proc. Conf. Optical Fiber Sensors. Optical Society of America, 1998, paper PD5. DOI: 10.1364/OFS.1988.PD5 6. Автокоррелятор AA-20DD [Электронный ресурс] URL: http://avesta.ru/product/aa-dd-skaniruyushhij-avtokorrelyator-s-bystroj-liniej-zaderzhki/; 7. ГОСТ 25212-82. Методы измерения энергии импульсов излучения. [Электронный ресурс] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200009821; 8. ГОСТ 25213-82. Методы измерения длительности и частоты повторения импульсов излучения. [Электронный ресурс] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200009823; 9. ГОСТ Р ИСО 11146-1-2008. Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. [Электронный ресурс] – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200076797; 10. ГОСТ Р ИСО 11554-2008. Оптика и фотоника. Лазеры и лазерные установки (системы). Методы испытаний лазеров и измерений мощности, энергии и временных характеристик лазерного пучка. [Электронный ресурс]. – URL: https://base.garant.ru/5925355; 11. ГОСТ Р ИСО 13695-2010. Оптика и фотоника. Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений спектральных характеристик лазеров. [Электронный ресурс] – URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-iso-13695-2010; 12. Бесконтактный профилометр для супермощных лазеров 980—1080 нм. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ophiropt.com/laser--measurement/ru/beam-profilers/products/High-Power-Beam-Profiling/BeamWatch; 13. Система профилирования пучков для автоматизированного производства [Электронный ресурс] URL: https://www.ophiropt.com/laser--measurement/ru/beam-profilers/products/High-Power-Beam-Profiling/BeamWatch-Integrated-150;