Курсовая работа: Напрямки розвитку волоконної оптики

· зовнішнє цифрове керування;

· компактний з повітряним охолодженням;

· колімований вихідний пучок з M² =1,4 − 5;

· термін служби - > 100 кілогодин;

· ККД - більше 10 %.

На рис. 1.4, 1.5 наведений зовнішній вигляд деяких типових вузлів волоконних лазерів.

Рис. 1.4.

Рис. 1.5.

Ведучий генератор (а), підсилювач (б) і вихідний коліматор волоконного лазера і загальний вид імпульсного лазера потужністю 200 Вт ( 1 - одномодове активне оптичне волокно, 2 – модуль напівпровідникового накачування). 700 Вт іттербієвий волоконний лазер неперервної дії (рис 1.4) і його робоча станція (рис 1.5). [8]

Потужні іттербієві лазери Лазерний обробний центр із 500 Вт, 1 кВт, 2 кВт. роботом для зварювання Al.

Таким чином, волоконні лазери з комплексу властивостей найбільш оптимальні для застосування в системах цифровий флексографії й у цьому, мабуть, головна причина знаходження ними все більшої популярності в цій області техніки. [7]

Розділ 2. Теоретичні основи волоконних лазерів

Оскільки активним елементом волоконного лазера є оптичне волокно, розглянемо механізми поширення оптичного випромінювання у волокні.

2.1 Поширення світла в оптичних волокнах

Принцип дії оптичного волокна базується на використанні відомих процесів відбивання i заломлення оптичної хвилі на межі розділу двох середовищ з різними оптичними властивостями. Оптичні властивості матеріалу залежать від показника заломлення. В однорідному середовищі електромагнітна хвиля розповсюджується прямолінійно, проте на межі зміни густини середовища її напрям i якісний склад змінюються. В спрощеному вapiaнтi розглянемо два середовища, що межують, з різною густиною. Розповсюджуючись в одному з них промінь може досягати поверхні іншого під деяким кутом а (до нормалі поверхні). При цьому хвиля частково відбивається в середовище з якого прийшла під кутом b i частково проникає в нове середовище в зміненому напрямі під кутом с. При падінні променя на межу розділудвох середовищ в загальному випадку з'являються заломлена i відбита хвилі.

Рис 2.1. Відбивання і заломлення променя на межі і заломлення відповідно розділу двох середовищ

Згідно закону Снелліуса кут падіння пов’язаний з кутами відбивання і заломлення наступним співвідношенням:

(2.1)

де – показники заломлення двох середовищ; - кути падіння

Згідно фізичним законам поширення світла кут падіння променя рівний куту відбивання, тобто а= b .

У мipy збільшення кута падіння можна досягти такого стану, коли заломлений промінь починає ковзати по межі розділу середовищ без переходу в середовище з меншим показником заломлення. Кут падіння, при якому спостерігається такий ефект, називається граничним кутом повного внутрішнього відбивання, який можна знайти, виходячи з закону заломлення:

(2.2)

Для всіх кутів падіння, які перевищують граничний, матиме місце тільки відбивання, а заломлена хвиля буде відсутня.

Це явище називається повним внутрішнім відбиванням, воно закладене в основу передачі оптичного випромінювання по волокну.

Оптичні волокна, звичайно, мають круглий поперечний пepepiз i складаються з двох концентричних шарів діелектрика. В центрі розташовується серцевина з оптично більш густого скла, яка оточена оболонкою з скла з меншою оптичною густиною. Показник заломлення оптичної оболонки менш ніж на 1% менший показника заломлення серцевини.