열 필드의 길이는 코팅의 안정성과 균일성을 직접적으로 결정합니다. 일정 온도 유지 구간이 너무 길면 용융된 코팅 재료가 장기간 저점도 상태를 유지하게 됩니다. 이로 인해 표면 장력이 우세해져 레일리 불안정성을 유발하고, 연속적이고 매끄러운 필름을 형성하는 대신 코팅이 비드 형태로 분리됩니다.
코팅 재료를 녹이기 위해 고온 영역이 필요하지만, 열 필드가 지나치게 길면 저점도 불안정성이 필름을 방해할 수 있습니다. 고온 영역 길이의 정확한 제어는 비드 형성을 방지하고 균일한 YAG 섬유 코팅을 보장하는 중요한 요소입니다.
이동식 퍼니스의 메커니즘
고온 영역의 기능
YAG 섬유 딥 코팅의 특정 맥락에서 퍼니스는 국소적인 열 환경을 조성하기 위해 이동식 설계를 사용합니다. 여기에는 일반적으로 약 7cm에 걸쳐 있는 일정 온도 고온 영역이 포함됩니다.
재료 상호작용
이 영역 내에서 코팅 재료, 특히 Ca3Ga2Ge3O12 (CGGG) 분말은 백금 도가니 안에서 녹습니다. 섬유는 이 용융액을 통과하여 코팅을 얻습니다. 이 영역의 길이는 코팅이 섬유 표면에서 액체 상태로 유지되는 시간을 결정합니다.

레일리 불안정성의 위협
길이가 불안정성을 유발하는 방법
이 공정의 주요 위험은 레일리 불안정성입니다. 이는 액체 원통(코팅)이 표면적을 최소화하기 위해 방울로 분리되는 현상입니다.
점도 요인
CGGG 용융액의 점도가 낮을 때 불안정성이 발생할 가능성이 가장 높습니다. 열 필드가 너무 길면 저점도 유체가 불안정성 성장 시간 규모를 초과하는 기간 동안 섬유 위에서 액체 상태로 유지됩니다.
결과: 비딩 대 필름
균일한 얇은 필름으로 응고되는 대신, 열에 장기간 노출되면 용융액이 비드 형태로 뭉치게 됩니다. 이는 섬유 코팅의 광학적 및 구조적 품질을 손상시킵니다.
절충점 이해
용융 대 응고
퍼니스 설계에서는 유지해야 할 중요한 균형이 있습니다. 도가니에서 CGGG 분말을 완전히 녹일 만큼 충분한 열을 제공해야 합니다. 그러나 섬유가 도가니를 떠난 후에는 코팅이 빠르게 응고되어야 합니다.
확장된 기울기의 위험
확장된 열 필드 또는 완만한 온도 기울기는 코팅을 제자리에 "고정"하는 데 필요한 빠른 응고를 방해합니다. 코팅이 저점도 액체 상태로 유지되는 시간이 길수록 결함이 발생할 확률이 높아집니다.
코팅 성공을 위한 퍼니스 매개변수 최적화
YAG 섬유에 고품질 딥 코팅을 보장하려면 유체 역학보다 안정성을 선호하도록 열 환경을 조작해야 합니다.
- 비드 형성을 방지하는 것이 주요 초점이라면: 레일리 불안정성이 형상을 방해하기 전에 코팅이 응고되도록 고온 영역의 유효 길이를 단축하십시오.
- 필름 연속성이 주요 초점이라면: 고온 영역 출구에서 온도 기울기를 날카롭게 하여 재료가 가능한 한 빨리 액체에서 고체로 전환되도록 하십시오.
궁극적으로 필름의 품질은 코팅이 섬유 위에서 저점도 액체 상태로 머무는 시간을 최소화하는 데 달려 있습니다.
요약 표:
| 요인 | 코팅 품질에 미치는 영향 | 과도한 길이의 결과 |
|---|---|---|
| 고온 영역 길이 | 액상 지속 시간 결정 | 레일리 불안정성 및 비딩 유발 |
| 용융 점도 | 유체 안정성 제어 | 지속적인 저점도는 필름 연속성을 방해함 |
| 응고 속도 | 필름 구조를 '고정'함 | 느린 냉각은 표면 장력이 필름을 방해하도록 함 |
| 온도 기울기 | 고체로의 전환을 날카롭게 함 | 완만한 기울기는 구조적 결함을 유발함 |
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시각적 가이드
참고문헌
- John W. Drazin, Randall S. Hay. Ca3Ga2Ge3O12 Garnet Claddings for YAG Fiber Lasers. DOI: 10.1007/s40516-025-00276-x
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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