Tehnični razvoj visokozmogljivih vlakenskih laserjev

Tehnični razvoj visokozmogljivih vlakenskih laserjev

Optimizacijavlakenski laserstruktura

1, struktura črpalke vesoljske svetlobe

Zgodnji vlakenski laserji so večinoma uporabljali optični izhod črpalke,laserIzhodna moč je nizka, zato je hitro izboljšanje izhodne moči vlakenskih laserjev v kratkem času veliko težje. Leta 1999 je izhodna moč na področju raziskav in razvoja vlakenskih laserjev prvič presegla 10.000 vatov, struktura vlakenskega laserja pa temelji predvsem na uporabi optičnega dvosmernega črpanja, ki tvori resonator, in pri raziskavi naklona je izkoristek vlakenskega laserja dosegel 58,3 %.
Čeprav lahko uporaba svetlobe vlakenske črpalke in tehnologije laserskega spajanja za razvoj vlakenskih laserjev učinkovito izboljša izhodno moč vlakenskih laserjev, hkrati obstaja kompleksnost, ki ne prispeva k izgradnji optične leče. Ko je treba laser med gradnjo optične poti premakniti, je treba optično pot ponovno nastaviti, kar omejuje široko uporabo vlakenskih laserjev z optično črpalko.

2, struktura direktnega oscilatorja in struktura MOPA

Z razvojem vlakenskih laserjev so odstranjevalci moči postopoma nadomestili komponente leč, kar je poenostavilo razvojne korake vlakenskih laserjev in posredno izboljšalo učinkovitost vzdrževanja vlakenskih laserjev. Ta razvojni trend simbolizira postopno praktičnost vlakenskih laserjev. Struktura direktnega oscilatorja in struktura MOPA sta dve najpogostejši strukturi vlakenskih laserjev na trgu. Struktura direktnega oscilatorja temelji na tem, da rešetka med nihanjem izbere valovno dolžino in nato oddaja izbrano valovno dolžino, medtem ko MOPA uporablja valovno dolžino, ki jo izbere rešetka, kot izvorno svetlobo, izvorna svetloba pa se ojača pod delovanjem ojačevalnika prve stopnje, zato se do neke mere izboljša tudi izhodna moč vlakenskega laserja. Dolgo časa so se vlakenski laserji s strukturo MPOA uporabljali kot prednostna struktura za visokozmogljive vlakenske laserje. Vendar pa so poznejše študije pokazale, da lahko visoka izhodna moč v tej strukturi zlahka povzroči nestabilnost prostorske porazdelitve znotraj vlakenskega laserja, kar do neke mere vpliva na svetlost izhodnega laserja, kar neposredno vpliva tudi na učinek visoke izhodne moči.

Z razvojem črpalne tehnologije

Črpalna valovna dolžina zgodnjega iterbijevega vlakenskega laserja je običajno 915 nm ali 975 nm, vendar sta ti dve črpalni valovni dolžini absorpcijska vrhova iterbijevih ionov, zato se imenuje direktno črpanje, ki pa se zaradi kvantnih izgub ni pogosto uporabljalo. Tehnologija črpanja v pasu je razširitev tehnologije neposrednega črpanja, pri kateri je valovna dolžina med črpalno in oddajno valovno dolžino podobna, stopnja kvantnih izgub pri črpanju v pasu pa je manjša kot pri neposrednem črpanju.

Visokozmogljiv vlakenski laserozko grlo tehnološkega razvoja

Čeprav imajo vlakenski laserji visoko uporabno vrednost v vojaški, medicinski in drugih industrijah, je Kitajska s skoraj 30 leti tehnoloških raziskav in razvoja spodbujala široko uporabo vlakenskih laserjev. Če pa želimo, da bi vlakenski laserji oddajali večjo moč, obstaja v obstoječi tehnologiji še vedno veliko ozkih grl. Na primer, ali lahko izhodna moč vlakenskega laserja doseže 36,6 kW v enem načinu delovanja z enim vlaknom; vpliv črpalne moči na izhodno moč vlakenskega laserja; vpliv učinka toplotne leče na izhodno moč vlakenskega laserja.

Poleg tega je treba pri raziskavah tehnologije vlakenskih laserjev z višjo izhodno močjo upoštevati tudi stabilnost transverzalnega načina in učinek fotonskega potemnitvenja. Raziskava je pokazala, da je vplivni dejavnik nestabilnosti transverzalnega načina segrevanje vlaken, učinek fotonskega potemnitve pa se nanaša predvsem na to, da ko vlakenski laser neprekinjeno oddaja več sto vatov ali več kilovatov moči, izhodna moč hitro upada, kar pomeni določeno stopnjo omejitve pri neprekinjenem oddajanju visoke moči vlakenskega laserja.

Čeprav specifični vzroki za nastanek fotonskega potemnitvenega učinka trenutno niso jasno opredeljeni, večina ljudi meni, da lahko do pojava fotonskega potemnitvenega učinka pride zaradi defekta kisika in absorpcije prenosa naboja. Za preprečevanje fotonskega potemnitvenega učinka so predlagani naslednji načini, kot so aluminij in fosfor, da se prepreči absorpcija prenosa naboja, nato pa se optimizirana aktivna vlakna testirajo in uporabljajo. Poseben standard je vzdrževanje izhodne moči 3 kW več ur in vzdrževanje stabilne izhodne moči 1 kW 100 ur.