Sestava sistema visokozmogljivega vlakenskega laserja

Sestava sistema visokozmogljivega vlakenskega laserja
1. Sestava sistema
Visokozmogljiv vlakenski laser je sestavljen iz štirih delov: črpalnega vira, črpalnega kombinatorja, ojačanega vlakna in laserske izhodne glave.
1.1 Črpalni vir: Izhodna moč enega laserskega čipa je le 10 W~50 W, glede na povpraševanje pa bo integriranih in pakiranih 6~50 čipov; če je veliko število čipov, se bosta za povečanje moči združili prostorsko združevanje žarkov in združevanje polarizacijskih žarkov. Moč enega črpalnega vira se giblje od deset do sto vatov, za doseganje izhodne moči na ravni kilovatov pa je treba zaporedno povezati več kot 10 črpalnih virov (kot je na primer Ruikejev laser s kombinacijo 11 črpalnih virov).
1.2 Črpalni združevalec: Izdelan s tehnologijo spajanja vlaken z zlitjem, je več črpalnih modulov optično povezanih v isto vlakno.
1.3 Ojačevalno vlakno: z dolžino, ki pogosto presega 30 metrov, bo navito in pritrjeno na ploščo za odvajanje toplote, pogosto z uporabo dvojne obloge, dopirane z iterbijem: premer jedra 10-20 μm, enomodni/manjmodni valovod, dopiran z iterbijevimi ioni; notranji premer obloge doseže 400 μm in se uporablja za prenos večmodne črpalne svetlobe.
1.4 Glava laserskega izhoda: Odgovorna je za končni laserski izhod in jo je mogoče povezati z obdelovalno opremo prek standardnega vmesnika.
2. Osnovno načelo delovanja
2.1 Resonator za optično ojačanje: sestavljen iz para vlakenskih Braggovih rešetk (FBG): visoko odbojna rešetka (odbojnost > 99 %) odbija svetlobo ciljne valovne dolžine (npr. 1080 nm) nazaj v ojačano vlakno; izhodno sklopljena rešetka (odbojnost 10 % ~ 50 %) delno odbija svetlobo za vzdrževanje nihanja in delno prepušča svetlobo za tvorbo izhoda. Črpalna svetloba vzbuja iterbijeve ione, ki povzročajo spontano emisijo, fotoni, ki ustrezajo zahtevam glede valovne dolžine, pa se med rešetkami večkrat ojačajo, kar na koncu tvori stabilen laserski izhod.
2.2 Izbira načina zagotavlja kakovost žarka: Po eni strani je zaradi omejitve valovoda majhnega premera jedrne plasti dovoljen le prenos osnovnega načina z nizkimi izgubami; po drugi strani pa se z uporabo visokega prekrivanja med osnovnim načinom in ojačajočim medijem (iterbijevi ioni) ter visokih izgub višjih načinov delovanja, v kombinaciji z zasnovo upogibanja vlaken za nadaljnje filtriranje višjih načinov delovanja, doseže visokokakovosten izhod osnovnega načina delovanja z M², ki se približuje 1.