Araştırma Geçmişi ve Son Potansiyel Müşteriler
Katı çekirdekli silika cam elyaflar, özellikle telekomünikasyon ve endüstriyel sektörlerde, verimli ve esnek optik iletim alanına uzun süredir hakimdir.lazerler.
Ancak yüksek güçlü lazer iletimi gerektiren endüstriyel uygulamalar için geleneksel optik fiberler birçok zorlukla karşı karşıyadır.
Kerr etkisi, uyarılmış Raman saçılımı ve silika camının hasar eşiği sınırlamaları gibi doğrusal olmayan işlemler nedeniyle, geleneksel fiberler genellikle yüksek güçlü lazerleri iletme yeteneğine sahip değildir ve bu da, iletilebilir güç yoğunluğunu büyük ölçüde sınırlar.
İçi boş çekirdekli fiberlerin (HCF'ler) ortaya çıkışı, bu sorunu çözmek için yeni fikirler sağlar. HCF'lerde, yönlendirilen ışığın %99,99'undan fazlası, katı silikon çekirdeklerin veya geleneksel optik fiberlerin sınırlamalarının çoğunu atlayarak, merkezi hava (veya vakum) dolu bir çekirdekte yoğunlaştırılır.
2022 yılında, İngiltere'nin Southampton kentindeki bir ekip, 1 km'lik bir uzunluk boyunca 1kW sürekli dalga yakın kızılötesi ışık ileten yeni bir HCF tasarımının faydalarını başarıyla gösterdi ve bu teknolojinin muazzam potansiyelini tam olarak ortaya koydu.
En son çalışmada ekip, bir 300-metrelik HCF aracılığıyla kilowatt tepe gücüne sahip 520 nm lazer darbelerini başarılı bir şekilde ileterek HCF'lerin uygulama aralığını daha da genişletti.
Bu buluş sadece HCF'lerin kapasitesini yeşil dalga boylarına genişletmekle kalmıyor, aynı zamanda birçok endüstriyel uygulama için de önemli.
Ancak görünür dalga boylarında HCF'lerin geliştirilmesi, küçük yapısal özellikleri nedeniyle üretim zorluklarıyla karşı karşıyadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek için araştırma ekibi, gerçek şişirilmiş uzun mesafeli içi boş çekirdekli fiber üzerinde kapsamlı, doğrusal olmayan bir çalışma yürüttü.
HCF'lerin doğrusal olmayan etkilerinin, hem azaltılmış çekirdek boyutuna hem de daha kısa çalışma dalga boyuna atfedilen kızılötesi bölgeye kıyasla görünür bölgede daha belirgin olduğunu bulmuşlardır.
Yeşil lazer güç aktarımı için içi boş çekirdekli fiberler
Bu çalışmada kullanılan HCF, anti-rezonans güdümlü ışık ilkesini kullanır. Yönlendirilen ışık, fiberin çekirdeğini çevreleyen bir dizi ince cam film tarafından sınırlandırılır. Bu tasarım, yedi kaplama kılcal damarından oluşan tek bir halka aracılığıyla gerçekleştirilir; yedi kaplama katmanı, kayıp, bükülme kaybı ve morfoloji arasında iyi bir denge sağlar.
Fiber, çekirdek çapı yaklaşık 20,7 µm ve mod alanı çapı 14,5 µm olan ve ışığı 515 nm'den 618 nm'ye kadar yönlendirebilen Heraeus F300 erimiş silika camı ile yığın ve gerdirme yöntemi kullanılarak üretildi. kayıplar 30 dB/km'nin altındadır.
Bildirilen elyaf uzunluğunun 300 metre olmasına rağmen, Southampton araştırma ekibi bu prosesi kullanarak birkaç kilometrelik elyaf üretmeyi başardı.
Fiber aynı zamanda 520 nm çalışma dalga boyunda çapı 13 cm'den büyük olan bükülmeler için 0,1 dB/m'den düşük olan bükülme kaybına karşı da nispeten duyarsızdır.
Bu atılım, özellikle yeşil lazerlerin uygulanmasında, yüksek hassasiyetli ve yüksek verimli malzeme işleme için önemli teknolojik destek sağlıyor.
Gelecekte bu teknolojinin elektrikli araç üretimi gibi sektörlerde, özellikle de pil üretimi gibi kilit konularda önemli bir rol oynaması bekleniyor.
