Qu'est-ce que le laser à fibre?

Un laser à fibre est un type de laser à l'état solide qui utilise une fibre optique comme moyen d'amplification. L'élément de terre rare Yb () est ajouté au cœur du centre de la fibre. Le centre a l'indice de réfraction le plus élevé. Le noyau ajouté de Yb traverse un pointeur laser de 1,1 µm et une lumière d'excitation. La première couche de placage externe traverse la lumière d'excitation. Il y a aussi un deuxième placage à l'extérieur. Le revêtement est double et devient donc une fibre à double revêtement.

Le chemin optique du laser à fibre à haut rendement est principalement divisé en trois parties: une partie montante, une partie résonateur et une partie transmettant le faisceau. La partie excitation transmet la lumière laser émise par le pointeur laser vert à semi-conducteur d'excitation (LD) au combineur de lumière d'excitation avec une fibre optique. Le combinateur de lumière d'excitation combine la lumière d'excitation de plusieurs LD en une seule fibre. La partie résonateur transmet la lumière d'excitation provenant du combinateur de lumière d'excitation à la fibre optique à double revêtement (fibre optique de renforcement). La lumière d'excitation augmente Yb et est augmentée par FBG (Fiber Bragg Grating). FBG a des lentilles à haute réflectivité et des lentilles à faible réflectivité qui oscillent à partir des lentilles à faible réflectivité. La partie de transmission du faisceau est une fibre optique qui connecte la lumière laser émise par la partie de résonateur à la tête de traitement ou au coupleur optique.

La combinaison de la lumière de sortie du pointeur laser bleu à fibre d'un résonateur unique permet d'obtenir une sortie élevée du laser à fibre. Par rapport aux lasers conventionnels à l'état solide, les lasers à fibre présentent de nombreux avantages.

1. La qualité du faisceau est très élevée grâce à la sortie de fibre optique (excellente collecte de la lumière)

2. Amplification à haute efficacité dans la fibre, de sorte que le laser à fibre n'est pas seulement petit et léger, mais présente également une efficacité de conversion électro-optique élevée

3. Utilisation d'un laser à semi-conducteur haute fiabilité et haute fiabilité comme source d'excitation, permettant d'obtenir une puissance et une fiabilité élevées (longue durée de vie) du laser à fibre

4. Tous sont constitués de fibre optique, pas de type de lentille, ne vous inquiétez donc pas de la poussière et des déviations de l'axe optique, pas besoin d'entretien fréquent (entretien élevé)

En raison des avantages susmentionnés, les lasers à fibre gagnent rapidement en popularité dans diverses industries, telles que le marquage, le traitement de surface, le soudage, le coupage et la mesure.

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Depuis la fin des années 70, les lasers à semi-conducteurs ont clairement évolué dans deux directions: l’un est celui des lasers à information servant à la transmission d’informations. L'autre type est un pointeur laser de type puissance destiné à améliorer le pouvoir optique. Conduits par des applications telles que les lasers à semi-conducteurs pompés, les lasers à semi-conducteurs de forte puissance (avec une puissance de sortie continue supérieure à 100W et une puissance de sortie impulsionnelle supérieure à 5W, appelés lasers à semi-conducteurs de haute puissance) ont fait des percées dans les années 1990. Il est à noter que la puissance de sortie du pointeur laser vert à semi-conducteur a considérablement augmenté: le laser à semi-conducteur haute puissance de classe kilowatt étranger a été commercialisé et la sortie du dispositif d'échantillonnage domestique a atteint 600W. Du point de vue de l'expansion de la bande laser, le premier laser à semi-conducteur infrarouge, suivi du laser à semi-conducteur rouge à 670 nm, entre en grande quantité dans l'application. Puis, avec des longueurs d’onde de 650 nm et 635 nm, des lasers à semi-conducteurs bleu-vert et bleu ont également été développés avec succès. Des lasers à semi-conducteurs violets, voire ultraviolets, de l’ordre de 10 mw sont également en cours de développement. Les lasers à semi-conducteurs développés pour répondre à diverses applications incluent les lasers à semi-conducteurs accordables, les lasers à semi-conducteurs à excitation par faisceau électronique et les lasers à réaction (DFB-LD) en tant que meilleure source de "chemin optique intégré". En outre, il existe des lasers sans aluminium à forte puissance (l'aluminium est retiré des lasers à semi-conducteurs pour une puissance de sortie plus élevée, une durée de vie plus longue et des tubes à moindre coût), des lasers à semi-conducteurs dans l'infrarouge moyen et des lasers à cascade quantique. Parmi ceux-ci, le laser à semi-conducteur accordable peut modifier la longueur d'onde du laser par un champ électrique appliqué, un champ magnétique, une température, une pression, un bassin de dopage, etc., et peut facilement moduler le faisceau de sortie. Les lasers à semi-conducteurs à rétroaction distribuée (DF) sont apparus parallèlement au développement des systèmes de communication à fibres optiques et des circuits optiques intégrés, qui a été développé avec succès en 1991 et a ouvert une vaste perspective d’applications dans le domaine de la technologie cohérente.

Les lasers à semi-conducteurs à implantation unipolaire utilisent des transitions optiques entre électrons thermiques entre les sous-niveaux de la bande de conduction (ou de la bande de valence) pour obtenir une émission laser, qui est naturellement présent dans la bande de conduction et la bande de valence. Bande, cela doit utiliser une structure à puits quantiques. Le pointeur laser bleu à injection unipolaire peut obtenir une sortie de puissance optique importante, est un laser à semi-conducteur à réponse ultra-rapide et à haut rendement, et est avantageux pour le développement de lasers à base de silicium et de lasers à ondes courtes. L'invention des lasers à cascade quantique simplifie grandement la génération de lasers de longueurs d'onde spécifiques sur une large plage de longueurs d'onde allant de l'infrarouge moyen à l'infrarouge lointain. Il utilise uniquement le même matériau, et des lasers de différentes longueurs d'onde dans la plage de longueurs d'onde ci-dessus peuvent être obtenus en fonction de l'épaisseur de la couche. Comparé aux lasers à semi-conducteurs classiques, ce laser ne nécessite pas de système de refroidissement et peut fonctionner de manière stable à la température ambiante. Pour des raisons pratiques, le développement des lasers à semi-conducteurs consiste principalement à réduire la densité de courant du seuil, à prolonger la durée de vie, à assurer un fonctionnement continu à la température ambiante, à obtenir un seul mode, une seule fréquence, une largeur de ligne étroite et à développer des dispositifs avec différentes longueurs d'onde.

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LASER est un acronyme pour «amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement». Il est caractérisé par une lumière présentant certaines propriétés: unidirectionnalité, monochromaticité et cohérence. Les pointeur laser vert sont couramment utilisés dans des contextes professionnels et éducatifs, ainsi que lors de présentations orales en tant que pointeurs laser. Les dispositifs contenant des lasers sont devenus omniprésents dans notre société et leur facilité de disponibilité, en particulier via Internet, est préoccupante quant à leur danger potentiel pour la vue. La plupart des parents les considèrent tous comme des nouveautés et supposent que leurs enfants peuvent jouer en toute sécurité.

Les facteurs déterminant les dommages que les lasers peuvent causer sont décomposés en dynamiques inhérentes au patient ou au laser. Les facteurs liés au patient incluent la taille de la pupille, le degré de pigmentation de la rétine et la vitesse du réflexe de clignement. Une pupille plus grande peut laisser entrer plus de lumière, ce qui augmente les dégâts. Une visée directe et ciblée causerait les dommages les plus importants. Les facteurs liés au laser qui affectent la quantité de dommages causés à la rétine incluent la fréquence, la durée d'exposition, le lieu d'exposition, la puissance du laser, l'émission continue par rapport à une impulsion et l'angle d'incidence.

Lorsque certains pointeurs laser sont dirigés vers l'oeil d'un individu, ils sont connus pour provoquer une rétinopathie induite par un pointeur laser - et, si la macula est impliquée, une maculopathie induite par un pointeur laser. Les dommages à la rétine causés par le pointeur laser 200mw de fantaisie sont principalement dus à une énergie photochimique qui ne peut pas être dissipée assez rapidement sans une élévation de température significative, conduisant à une dénaturation des protéines. L'effet photochimique est également la cause de la «cécité des neiges» ou de la photokératite. L'hémoglobine présente dans le sang absorbe la lumière de courte longueur d'onde. L'épithélium pigmentaire rétinien est particulièrement affecté en raison de la concentration élevée de mélanine, qui absorbe la lumière, en particulier la lumière de longueur d'onde plus courte. Les lasers bleus sont particulièrement dommageables pour la macula, car la xanthophylle, qui se concentre dans la macula, absorbe mieux la lumière d’une longueur d’onde de 488 nm.

Un garçon noir âgé de 12 ans ayant des antécédents d'asthme a présenté des plaintes de diminution bilatérale de l'acuité visuelle et du scotome central peu après avoir joué avec un pointeur laser 100mw lumineux à piles (473 nm, selon l'étiquette de l'appareil). Tout en jouant avec l’appareil seul à la distance d’un bras, il a inséré le pointeur laser bleu successivement dans les deux yeux, pendant une durée qu’il a décrite comme étant de plusieurs secondes, et a immédiatement présenté une diminution de l’acuité visuelle des deux yeux. Il a nié avoir jamais regardé le soleil et n'a pas d'antécédents comportementaux ni psychiatriques.

Le patient s'est présenté à la clinique d'ophtalmologie 5 jours après l'exposition et présentait une BCVA (meilleure acuité visuelle corrigée) de 20 / 40– OD et de 20/40 3 OS. Il s'est plaint et a démontré l'existence d'un scotome central lors des tests sur la grille d'Amsler. Aucune anomalie n'a été observée dans le segment antérieur et le cristallin et le vitré étaient clairs des deux yeux. Les photographies en couleur du fond d'œil indiquaient des lésions fovéales bilatérales jaune-orange, correspondant à l'emplacement de la vision centrale. Une angiographie à la fluorescéine a mis en évidence une hyperfluorescence fovéale précoce avec des fuites bilatérales mal définies. La tomographie par cohérence optique (OCT) a révélé une rupture de la couche rétinienne externe entre la membrane limitante externe et la zone d'interdigitation le cinquième jour. À la semaine 22, la rupture de la couche rétinienne externe était plus importante.

Le patient a été soigneusement observé 5 jours, 2 semaines, 6 semaines, 14 semaines et 22 semaines après l'exposition, sans traitement invasif. Il a été traité par Medrol Dosepak lors de sa présentation initiale et par un traitement prolongé avec un anti-inflammatoire non stéroïdien topique (AINS) par jour pendant 20 semaines. Sa BCVA est progressivement passée à 20/20 dans les deux yeux de 22 semaines et il ne présentait aucun scotome résiduel aux tests de la grille Amsler à cette époque.

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Conseil: Le composant central du pointeur laser est la diode laser.

Directement, les diodes laser peuvent ne pas avoir de concept, mais il est préférable de comprendre la tête chauve dans le lecteur optique. En fait, dans le lecteur optique informatique commun, la diode laser à semi-conducteur est l’un des composants centraux de la tête optique. Elle est généralement composée d’une structure à triple structure hétérogène constituée d’un composé ternaire à base d’arséniure de gallium et d’aluminium (AsALGA). La longueur d'onde de la lumière est comprise entre 780 et 820 nm, et la puissance nominale est généralement de 3 à 5 mw. En outre, il existe une diode laser à semi-conducteur à lumière visible (comme la rouge), qui est également largement utilisée dans les lecteurs optiques et les lecteurs de codes à barres. Vous pouvez également la comprendre comme une diode électroluminescente spéciale.

Cependant, nos pointeurs laser usuels utilisent plus de puissance de diode laser que de lecteurs optiques: ils ont généralement les pointeur laser 100 mW et la puissance du stylo laser affichée par les experts de la partie 3.15 atteint même les 1 400 mW. Cependant, le prix des diodes laser est très bon marché, allant de 1 à quelques yuans, plus le pack de batteries et le circuit de contrôle, le coût n’est que de 10 yuans (sans compter la batterie), les entreprises peuvent vendre des dizaines de dollars à plusieurs centaines de dollars (Ajoutez une belle coquille), les profits sont très riches, il n’est pas étonnant que les colporteurs soient heureux, indépendamment de sa nocivité.

Mesuré: l'énergie est petite, 250mW après la focalisation est dangereux

Bien que la puissance absolue de la diode laser utilisée dans le stylo laser ne soit pas très élevée (même jusqu’à 1 400 mW, soit 1,4 W), le danger réside dans la concentration de l’énergie sur un point. Quand vous étiez jeune, vous avez peut-être joué à l'expérience consistant à concentrer la lumière du soleil et à enflammer des essuie-tout en papier. Comme le montre la figure, même s’il ne s’agit que d’un pointeur laser 200 mW, sans parler d’un œil direct, même s’il s’agit d’un point lumineux qui se reflète sur un objet, il restera longtemps insupportable. La raison en est que l’intensité de la lumière est grande (très petite Le flux lumineux est très élevé sous la zone).

Xiaobian a choisi une tête laser bleu-violet d’une puissance de 250 mW sur Taobao (le stylo laser a exactement la même forme, le principe de fonctionnement est exactement le même), le magasin prétend pouvoir facilement faire brûler du bois, des pétards, du lettrage sur du plastique, etc. Avec la tête laser, un paquet d’allumettes était prévu pour le jeu. Bien sûr, il existe également une paire de lunettes de protection tout en plastique (qui ressemblent à des jouets pour enfants), ce qui n’est pas très efficace au travail. Ensuite, vérifions ce qu’il appelle le "pouvoir".

1. Faites feu à distance le bois de chauffage. Je plaçai l'allumette 20 cm devant la tête du laser, ajustai la distance focale du laser, de sorte que le point paraissait être le plus petit de la tête d'allumette. À ce moment-là, la tête de l'allumeur fumait. Après seulement 2 secondes, l'allumette s'allumait. Le matériau inflammable au soufre utilisé dans les allumettes est brûlé entre 248 et 261 degrés Celsius, c’est-à-dire que, à cette distance, la température élevée générée par l’éclairage du stylo laser dépasse cette valeur.

  Alors quelle est la distance? À une distance de 1 mètre, le bois d'allumage a de nouveau réussi: même à une distance de 1,3 mètre, l'allumette peut être facilement allumée, ce qui est suffisamment dangereux pour savoir qu'il ne s'agit que d'une tête laser de 250 mW.

2. Ignite le journal. Les allumettes peuvent s'enflammer et le papier s'en allume plus facilement, car son point de déclenchement n'est que de 130 degrés Celsius. Xiaobian a utilisé une tête laser pour enflammer facilement le journal ... De plus, la partie imprimée à l'encre noire a brûlé plus vite que la partie blanche et, lorsque la partie blanche a percé un trou de la taille d'un trou d'épingle, la partie noire avait déjà brûlé un diamètre de 3 mm. Le trou est parti. La raison en est en réalité très simple: le noir absorbe plus d'énergie: si le journal imprime à l'encre bleu-violet, il sera allumé plus longtemps, car notre tête laser est bleu-violet et qu'une partie du bleu et du violet est réfléchie.

3. Brûler dans le sac en plastique. Un sac en plastique alimentaire typique a un point de fusion d’environ 120 degrés C. La coupure d’un sac en plastique avec un pointeur laser bleu ne nécessite pas de l’allumer, mais laissez-le fondre. Cependant, si vous souhaitez enflammer un sac en plastique transparent suspendu, la tâche est encore ardue: en raison de la transparence, la plus grande partie de la lumière passe à travers et la chaleur ne peut pas être rapidement accumulée à la surface du sac en plastique. Par conséquent, Xiaobian a recouvert le fond du sac en plastique avec une plaque de fond noire pour empêcher le passage de la lumière. Cette fois, le sac en plastique a été complètement brûlé. En d'autres termes, si vous oubliez simplement d'éteindre le pointeur laser, il fait face à un sac en plastique contenant des objets sombres (ou si le sac en plastique lui-même est noir), le sac en plastique est facile à brûler.

Dire que le pointeur laser vert peut allumer un feu à une distance de plus de dix mètres est toujours exagéré, mais au bout de quelques mètres, si vous l’utilisez mal, prenez-en soin par mégarde ce que les objets inflammables et explosifs oublient, c’est absolument Peut provoquer un incendie ou une explosion. Cependant, ce n’est pas l’endroit le plus dangereux, mais le plus dangereux pour les pointeurs laser, c’est le dommage causé à l’œil humain! Parce que l'œil humain fera à nouveau converger le laser, l'intensité de la lumière augmentera de nouveau et brûlera la rétine. Alors, ne le donnez pas aux enfants! Dans les cas graves, cela peut même conduire à la cécité!

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