Yüksek güçlü fiber lazerlerin teknik gelişimi

Yüksek güçlü fiber lazerlerin teknik gelişimi

Optimizasyonufiber lazeryapı

1, uzay ışık pompası yapısı

İlk fiber lazerler çoğunlukla optik pompa çıkışını kullanıyordu.lazerçıkışı, çıkış gücü düşüktür, fiber lazerlerin çıkış gücünü kısa sürede hızlı bir şekilde artırmak 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, fiberin eğim verimliliğinin araştırılmasıyla birlikte esas olarak bir rezonatör oluşturan optik çift yönlü pompalamanın kullanılmasıdır. lazer %58,3'e ulaştı.
Bununla birlikte, fiber lazerleri geliştirmek için fiber pompa ışığı ve lazer birleştirme teknolojisinin kullanılması, fiber lazerlerin çıkış gücünü etkili bir şekilde artırabilse de, aynı zamanda optik merceğin optik yolu oluşturmasına yardımcı olmayan karmaşıklık da vardır. Optik yolu oluşturma sürecinde lazerin hareket ettirilmesi gerektiğinde, optik yolun da yeniden ayarlanması gerekir; bu da optik pompa yapılı fiber lazerlerin geniş uygulamasını sınırlar.

2, doğrudan osilatör yapısı ve MOPA yapısı

Fiber lazerlerin gelişmesiyle birlikte, kaplama güç sıyırıcıları yavaş yavaş lens bileşenlerinin yerini alarak, fiber lazerlerin geliştirme adımlarını basitleştirdi ve dolaylı olarak fiber lazerlerin bakım verimliliğini artırdı. Bu gelişme eğilimi, fiber lazerlerin kademeli olarak uygulanabilirliğini simgelemektedir. Direkt osilatör yapısı ve MOPA yapısı fiber lazerlerin piyasadaki en yaygın iki yapısıdır. Doğrudan osilatör yapısı, ızgaranın salınım sürecinde dalga boyunu seçmesi ve ardından seçilen dalga boyunu çıkarması, MOPA'nın ızgara tarafından seçilen dalga boyunu tohum ışığı olarak kullanması ve tohum ışığının ilk eylem altında yükseltilmesidir. -seviye amplifikatör, böylece fiber lazerin çıkış gücü de bir dereceye kadar geliştirilecektir. Uzun bir süredir MPOA yapısına sahip fiber lazerler, yüksek güçlü fiber lazerler için tercih edilen yapı olarak kullanılıyor. Bununla birlikte, daha sonraki çalışmalar, bu yapıdaki yüksek güç çıkışının, fiber lazer içindeki uzamsal dağılımın dengesizliğine yol açmanın kolay olduğunu ve çıkış lazer parlaklığının belirli bir ölçüde etkileneceğini ve bunun da doğrudan etkiye sahip olduğunu bulmuştur. yüksek güç çıkışı etkisi üzerinde.

Pompalama teknolojisinin gelişmesiyle

Erken iterbiyum katkılı fiber lazerin pompalama dalga boyu genellikle 915nm veya 975nm'dir, ancak bu iki pompalama dalga boyu, iterbiyum iyonlarının absorpsiyon tepe noktalarıdır, bu nedenle buna doğrudan pompalama denir; doğrudan pompalama, kuantum kaybı nedeniyle yaygın olarak kullanılmamıştır. Bant içi pompalama teknolojisi, pompalama dalga boyu ile iletim dalga boyu arasındaki dalga boyunun benzer olduğu ve bant içi pompalamanın kuantum kayıp oranının doğrudan pompalamanınkinden daha küçük olduğu doğrudan pompalama teknolojisinin bir uzantısıdır.

Yüksek güçlü fiber lazerteknoloji geliştirme darboğazı

Fiber lazerlerin askeri, tıbbi ve diğer endüstrilerde yüksek uygulama değeri olmasına rağmen Çin, yaklaşık 30 yıllık teknolojik araştırma ve geliştirme yoluyla fiber lazerlerin geniş uygulamasını teşvik etmiştir, ancak fiber lazerlerin daha yüksek güç üretebilmesini istiyorsanız, hala mevcut Mevcut teknolojide birçok darboğaz var. Örneğin, fiber lazerin çıkış gücünün tek fiber tek modlu 36,6KW'a ulaşıp ulaşamayacağı; Pompalama gücünün fiber lazer çıkış gücü üzerindeki etkisi; Termal lens etkisinin fiber lazerin çıkış gücü üzerindeki etkisi.

Ek olarak, fiber lazerin daha yüksek güç çıkış teknolojisine yönelik araştırmalar, enine modun kararlılığını ve foton karartma etkisini de dikkate almalıdır. Araştırma sonucunda, enine mod kararsızlığının etki faktörünün fiber ısınması olduğu ve foton karartma etkisinin esas olarak fiber lazerin sürekli olarak yüzlerce watt veya birkaç kilowatt güç çıkışı yaptığında çıkış gücünün bir değer göstereceği anlamına geldiği açıktır. hızlı bir düşüş eğilimi vardır ve fiber lazerin sürekli yüksek güç çıkışında belirli bir dereceye kadar sınırlama vardır.

Foton kararma etkisinin spesifik nedenleri şu anda açıkça tanımlanmamış olsa da, çoğu kişi oksijen kusur merkezinin ve yük transfer emiliminin foton kararma etkisinin oluşmasına yol açabileceğine inanmaktadır. Bu iki faktör üzerine foton kararmasının etkisini engellemek için aşağıdaki yollar önerilmiştir. Yük aktarımı emilimini önlemek için alüminyum, fosfor vb. Gibi, ve daha sonra 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.