Техническа еволюция на високомощните влакнести лазери

Техническа еволюция на високомощните влакнести лазери

Оптимизация нафибърен лазерструктура

1, структура на помпата за космическа светлина

Ранните влакнести лазери използваха предимно оптичен помпен изход,лазерИзходната му мощност е ниска, за да се подобри бързо изходната мощност на влакнестите лазери за кратък период от време, съществуват по-големи трудности. През 1999 г. изходната мощност в областта на изследванията и разработките в областта на влакнестите лазери за първи път премина 10 000 вата. Структурата на влакнестия лазер е базирана на оптично двупосочно напомпване, образуващо резонатор, а чрез изследване на наклона на влакнестия лазер ефективността достигна 58,3%.
Въпреки че използването на технология за оптична помпа и лазерно свързване за разработване на влакнести лазери може ефективно да подобри изходната мощност на влакнестите лазери, в същото време има сложност, която не е благоприятна за изграждането на оптичния път от оптичната леща. След като лазерът трябва да се премести в процеса на изграждане на оптичния път, тогава оптичният път също трябва да се регулира отново, което ограничава широкото приложение на влакнести лазери с оптична помпа.

2, структура на директен осцилатор и MOPA структура

С развитието на влакнестите лазери, устройствата за отстраняване на обвивки постепенно заменят компонентите на лещите, опростявайки стъпките за разработване на влакнестите лазери и косвено подобрявайки ефективността на поддръжката им. Тази тенденция на развитие символизира постепенната практичност на влакнестите лазери. Структурата с директен осцилатор и MOPA структурата са двете най-разпространени структури на влакнестите лазери на пазара. Структурата с директен осцилатор е, че решетката избира дължината на вълната в процеса на осцилация и след това извежда избраната дължина на вълната, докато MOPA използва дължината на вълната, избрана от решетката, като начална светлина, и началната светлина се усилва под действието на усилвателя от първо ниво, така че изходната мощност на влакнестия лазер също ще се подобри до известна степен. Дълго време влакнестите лазери със структура MPOA са били използвани като предпочитана структура за високомощни влакнести лазери. Последващи проучвания обаче установиха, че високата мощност в тази структура лесно води до нестабилност на пространственото разпределение вътре във влакнестия лазер и яркостта на изходния лазер ще бъде засегната до известна степен, което също има пряко въздействие върху ефекта на високата мощност.

С развитието на помпените технологии

Дължината на вълната на изпомпване на ранните влакнести лазери, легирани с итербий, обикновено е 915nm или 975nm, но тези две дължини на вълната на изпомпване са пиковете на абсорбция на итербиевите йони, така че се нарича директно изпомпване. Директното изпомпване не е широко използвано поради квантовите загуби. Технологията за вътрешнолентово изпомпване е разширение на технологията за директно изпомпване, при която дължината на вълната между дължината на вълната на изпомпване и дължината на вълната на предаване е подобна, а скоростта на квантовите загуби при вътрешнолентовото изпомпване е по-малка от тази при директното изпомпване.

Високомощен фибърен лазерпречка в развитието на технологиите

Въпреки че влакнестите лазери имат висока приложна стойност във военната, медицинската и други индустрии, Китай насърчава широкото им приложение чрез близо 30 години технологични изследвания и разработки. Но ако искате да създадете влакнести лазери, които могат да генерират по-висока мощност, все още има много пречки в съществуващата технология. Например, дали изходната мощност на влакнестия лазер може да достигне 36,6 kW в едномодов режим на едно влакно; влиянието на мощността на изпомпване върху изходната мощност на влакнестия лазер; влиянието на ефекта на термичната леща върху изходната мощност на влакнестия лазер.

Освен това, изследванията на технологиите за по-висока изходна мощност на фибро лазери трябва да вземат предвид и стабилността на напречния мод и ефекта на фотонно потъмняване. Чрез изследването става ясно, че факторът, влияещ върху нестабилността на напречния мод, е нагряването на влакното, а ефектът на фотонно потъмняване се отнася главно до това, че когато фибро лазерът непрекъснато произвежда стотици ватове или няколко киловата мощност, изходната мощност ще покаже тенденция на бърз спад и има известна степен на ограничение върху непрекъснатата висока изходна мощност на фибро лазера.

Въпреки че специфичните причини за ефекта на фотонно потъмняване не са ясно дефинирани в момента, повечето хора смятат, че центърът на кислородния дефект и абсорбцията от пренос на заряд могат да доведат до появата на ефекта на фотонно потъмняване. Въз основа на тези два фактора се предлагат следните начини за инхибиране на ефекта на фотонно потъмняване. Като алуминий, фосфор и др., за да се избегне абсорбцията от пренос на заряд, се тества и прилага оптимизирано активно влакно. Специфичният стандарт е да се поддържа изходна мощност от 3 kW в продължение на няколко часа и да се поддържа стабилна изходна мощност от 1 kW в продължение на 100 часа.