Mae trosglwyddo laser mewn{0}}ffibrau craidd solet yn ei chael hi'n anodd cynnal ansawdd trawst uchel a phŵer uchel ar yr un pryd, gan gyfyngu'n ddifrifol ar ei gymwysiadau diwydiannol. Yn ddiweddar, cyflawnodd tîm ymchwil o Labordy Golau Nanhu ym Mhrifysgol Genedlaethol Technoleg Amddiffyn, mewn cydweithrediad â sefydliadau perthnasol, y trosglwyddiad ffibr cyntaf erioed yn effeithlon a sefydlog o laser pŵer 2kW uchel dros bellter hir iawn o 2.45 cilomedr gan ddefnyddio ffibr craidd gwag. Mae'r datblygiad arloesol hwn yn nodi'r trawsnewidiad o drawsyrru ynni pellter uchel, pellter hir trwy ffibr craidd gwag o archwilio damcaniaethol i gymhwysiad peirianneg ymarferol.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r galw am drawsyrru laserau pŵer uchel, hyblyg, pellter hir wedi cynyddu'n sylweddol. Fodd bynnag, dim ond 5kW pŵer dros 20 metr y gall ffibrau craidd solet traddodiadol eu trosglwyddo, ac mae pellter trawsyrru yn disgyn i ddim ond 3 metr ar 8kW-yn llawer llai o ofynion diwydiannol. O'u cymharu â ffibrau craidd solet, mae ffibrau craidd gwag yn cynnig manteision megis cuddni isel, colled isel, a chyfernodau aflinol isel. Fodd bynnag, mae systemau trawsyrru laser pŵer uchel presennol sy'n defnyddio ffibrau craidd gwag yn dibynnu'n bennaf ar gydrannau optegol fel lensys, gan eu gwneud yn agored i ddylanwadau amgylcheddol ac yn arwain at sefydlogrwydd gwael. Felly, datblygu technoleg gypledig llawn ffibr yw'r llwybr allweddol i adeiladu systemau laser ffibr craidd sefydlog, cryno ac ymarferol.
Esboniodd Dr. Shi Jing, awdur cyntaf y papur, er mwyn sicrhau system “ffibr i gyd” wirioneddol sefydlog ac effeithlon, fod y tîm wedi dylunio pum{2}}tiwb dwbl{-nythog gwrth-bant soniarus-ffibr craidd gyda modd-maes yn cyfateb i-ffibr craidd solet. Trwy optimeiddio efelychiad, fe wnaethon nhw bennu'r paramedrau strwythurol gorau posibl a llwyddo i dynnu ffibr craidd tra -isel-colli pant-ffeibr craidd. Goresgynodd y tîm heriau mewn-rhwygo ymasiad colledion isel-ffibrau craidd cwarts a gwag, paru maes modd, a thechnoleg capio terfyn ffibr pŵer uchel. Cyflawnwyd y trawsyriant laser pŵer uchel cyntaf yn y byd drwy strwythur craidd holl-ffibr, gan gynnal ansawdd pelydr cyfyngedig bron. Mae'r pŵer a'r pellter a drosglwyddir yn cynrychioli'r lefelau uchaf yn rhyngwladol.
“Er bod y pellter trosglwyddo o 2.45 cilomedr wedi’i gyfyngu gan hyd y ffibr sydd ar gael ar hyn o bryd, mae’r dechnoleg ddatblygedig yn paratoi’r ffordd ar gyfer trosglwyddo laser effeithlon yn y dyfodol dros bellteroedd hyd yn oed yn fwy,” meddai Shi Jing.
Nododd yr awdur cyfatebol Chen Zilun, o'i gymharu â-ffibrau craidd solet traddodiadol, fod y ffibr craidd colled isel iawn yn ymestyn pellter trosglwyddo hyblyg effeithiol gan ddau orchymyn maint. Mae'r datblygiad arloesol hwn yn darparu cymorth technegol ar gyfer cymwysiadau peirianneg o drawsyrru laser hyblyg pellter hir mewn lleoliadau diwydiannol, gyda photensial eang ar draws meysydd lluosog. Er enghraifft, mewn prosesu diwydiannol, gall trawsyrru laser hyblyg o bell gynyddu'r pellter rhwng gweithredwyr a pharthau gwaith peryglus, gan wella diogelwch gweithredol yn sylweddol. Mewn ymchwil wyddonol, gall ffibrau craidd gwag ddal a chyflymu gronynnau trwy bwysau ymbelydredd, gan alluogi datblygu "synwyryddion gronynnau hedfan" newydd sy'n gweithredu ar ddimensiynau graddfa cilomedr.
"Er bod costau ffibr craidd gwag yn fwy na chostau ffibrau confensiynol ar hyn o bryd, mae hyn yn deillio'n bennaf o'i gyfnod diwydiannu eginol, a nodweddir gan brosesau gweithgynhyrchu cymhleth a lle i wella cynnyrch. Wrth i'r dechnoleg aeddfedu, mae graddfeydd cynhyrchu i fyny, ac i fyny'r afon-mae cadwyni diwydiannol i lawr yr afon yn datblygu'n synergyddol, disgwylir i gostau ffibr craidd gwag fynd i mewn i'r ffordd barhaus, ar i lawr{4} rhaglenni gwerth uchel penodol." Dywedodd Chen Zilun y bydd y tîm ymchwil yn gwneud y gorau o strwythurau ffibr ymhellach, yn gwella effeithlonrwydd cyplu, yn cynyddu pŵer trosglwyddo a phellter, ac yn archwilio senarios cymhwyso ehangach.
