Yüksek güçlü fiber lazerlerin teknik evrimi

Yüksek güçlü fiber lazerlerin teknik evrimi

Optimizasyonufiber lazeryapı

1, uzay ışık pompası yapısı

İlk fiber lazerler çoğunlukla optik pompa çıkışını kullanıyordu,lazerçıkış, çıkış gücü düşüktür, fiber lazerlerin çıkış gücünü kısa sürede hızla iyileştirmek için daha büyük bir zorluk vardır. 1999 yılında, fiber lazer araştırma ve geliştirme alanının çıkış gücü ilk kez 10.000 watt'ı aştı, fiber lazerin yapısı esas olarak optik çift yönlü pompalamanın kullanımıdır, bir rezonatör oluşturur, fiber lazerin eğim verimliliğinin araştırılmasıyla %58,3'e ulaştı.
Ancak, fiber lazerleri geliştirmek için fiber pompa ışığı ve lazer kuplaj teknolojisinin kullanılması, fiber lazerlerin çıkış gücünü etkili bir şekilde artırabilse de, aynı zamanda optik lensin optik yolu oluşturması için elverişli olmayan bir karmaşıklık vardır, lazerin optik yolu oluşturma sürecinde hareket ettirilmesi gerektiğinde, optik yolun da yeniden ayarlanması gerekir, bu da optik pompa yapısı fiber lazerlerin geniş uygulama alanını sınırlar.

2, doğrudan osilatör yapısı ve MOPA yapısı

Fiber lazerlerin geliştirilmesiyle birlikte, kaplama güç soyucuları lens bileşenlerinin yerini kademeli olarak almış, fiber lazerlerin geliştirme adımlarını basitleştirmiş ve fiber lazerlerin bakım verimliliğini dolaylı olarak iyileştirmiştir. Bu geliştirme eğilimi, fiber lazerlerin kademeli pratikliğini sembolize etmektedir. Doğrudan osilatör yapısı ve MOPA yapısı, piyasadaki en yaygın iki fiber lazer yapısıdır. Doğrudan osilatör yapısı, kafesin salınım sürecinde dalga boyunu seçmesi ve ardından seçilen dalga boyunu çıkış olarak vermesi, MOPA'nın ise kafes tarafından seçilen dalga boyunu tohum ışığı olarak kullanması ve tohum ışığının birinci seviye amplifikatörün etkisi altında yükseltilmesidir, böylece fiber lazerin çıkış gücü de belirli bir ölçüde iyileştirilecektir. Uzun bir süredir, MPOA yapısına sahip fiber lazerler, yüksek güçlü fiber lazerler için tercih edilen yapı olarak kullanılmıştır. Ancak daha sonraki çalışmalar, bu yapıdaki yüksek güç çıkışının, fiber lazerin içindeki mekansal dağılımın dengesizliğine yol açmasının kolay olduğunu ve çıkış lazer parlaklığının belirli bir ölçüde etkileneceğini, bunun da yüksek güç çıkış etkisi üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olduğunu bulmuştur.

Pompalama teknolojisinin gelişmesiyle birlikte

Erken iterbiyum katkılı fiber lazerin pompalama dalga boyu genellikle 915nm veya 975nm'dir, ancak bu iki pompalama dalga boyu iterbiyum iyonlarının emilim tepeleridir, bu nedenle doğrudan pompalama olarak adlandırılır, doğrudan pompalama kuantum kaybı nedeniyle yaygın olarak kullanılmamıştır. Bant içi pompalama teknolojisi, doğrudan pompalama teknolojisinin bir uzantısıdır, burada pompalama dalga boyu ile iletim dalga boyu arasındaki dalga boyu benzerdir ve bant içi pompalamanın kuantum kaybı oranı doğrudan pompalamanınkinden daha küçüktür.

Yüksek güçlü fiber lazerteknoloji geliştirme darboğazı

Fiber lazerler askeri, tıbbi ve diğer endüstrilerde yüksek uygulama değerine sahip olsa da, Çin yaklaşık 30 yıllık teknoloji araştırma ve geliştirmesiyle fiber lazerlerin geniş uygulamasını teşvik etti, ancak fiber lazerlerin daha yüksek güç çıkışı sağlayabilmesini istiyorsanız, mevcut teknolojide hala birçok darboğaz var. Örneğin, fiber lazerin çıkış gücünün tek fiber tek modlu 36,6 KW'a ulaşıp ulaşamayacağı; Pompalama gücünün fiber lazer çıkış gücüne etkisi; Termal lens etkisinin fiber lazerin çıkış gücüne etkisi.

Ek olarak, fiber lazerin daha yüksek güç çıkış teknolojisinin araştırılması, enine modun kararlılığını ve foton karartma etkisini de dikkate almalıdır. Araştırma yoluyla, enine mod kararsızlığının etki faktörünün fiber ısınması olduğu ve foton karartma etkisinin esas olarak fiber lazer sürekli olarak yüzlerce watt veya birkaç kilowatt güç ürettiğinde, çıkış gücünün hızlı bir düşüş eğilimi göstereceği ve fiber lazerin sürekli yüksek güç çıkışında belirli bir sınırlama olduğu açıktır.

Foton karartma etkisinin spesifik nedenleri şu anda net bir şekilde tanımlanmamış olsa da, çoğu kişi oksijen defekt merkezi ve yük transferi emiliminin foton karartma etkisinin oluşumuna yol açabileceğine inanmaktadır. Bu iki faktörde, foton karartma etkisini engellemek için aşağıdaki yollar önerilmektedir. Alüminyum, fosfor vb. gibi, yük transferi emilimini önlemek için ve ardından optimize edilmiş aktif fiber test edilir ve uygulanır, spesifik standart birkaç saat boyunca 3KW güç çıkışını korumak ve 100 saat boyunca 1KW güç kararlı çıkışını korumaktır.