Skład systemu lasera światłowodowego dużej mocy

Skład systemu lasera światłowodowego dużej mocy
1. Skład systemu
Wysokiej mocy laser światłowodowy składa się z czterech części: źródła pompy, łącznika pompy, włókna wzmacniającego i głowicy wyjściowej lasera
1.1 Źródło pompujące: Moc wyjściowa pojedynczego układu laserowego wynosi zaledwie 10–50 W, a 6–50 układów zostanie zintegrowanych i zapakowanych w zależności od zapotrzebowania. W przypadku dużej liczby chipów, łączenie wiązek przestrzennych i polaryzacyjnych będzie łączone w celu zwiększenia mocy. Moc pojedynczego źródła pompującego waha się od dziesiątek do setek watów, a aby uzyskać moc wyjściową na poziomie kilowatów, konieczne jest połączenie szeregowe ponad 10 źródeł pompujących (np. laser Ruike wykorzystuje kombinację 11 źródeł pompujących).
1.2 Łącznik pompowy: wytwarzany przy użyciu technologii spawania światłowodów, wiele modułów pompowych jest optycznie sprzężonych w tym samym włóknie.
1.3 Włókno zyskujące: o długości często przekraczającej 30 metrów, zwinięte i zamocowane na płycie rozpraszającej ciepło, często z wykorzystaniem struktury podwójnego płaszcza domieszkowanego iterbem: średnica rdzenia 10-20 μm, falowód jednomodowy/kilkomodowy, domieszkowany jonami iterbu; średnica wewnętrznego płaszcza osiąga 400 μm i jest stosowana do przesyłania światła pompującego wielomodowego.
1.4 Głowica wyjściowa lasera: Odpowiada za końcowy sygnał lasera. Można ją podłączyć do sprzętu przetwarzającego za pomocą standardowego interfejsu.
2. Zasada działania
2.1 Rezonator do wzmocnienia optycznego: składa się z pary światłowodowych siatek Bragga (FBG): siatka o wysokim współczynniku odbicia (współczynnik odbicia >99%) odbija światło o docelowej długości fali (np. 1080 nm) z powrotem do światłowodu wzmacniającego; siatka sprzężona wyjściowo (współczynnik odbicia 10%–50%) częściowo odbija, aby utrzymać oscylację, a częściowo przepuszcza, tworząc sygnał wyjściowy. Światło pompujące wzbudza jony iterbu, generując emisję spontaniczną, a fotony spełniające wymagania dotyczące długości fali są wielokrotnie wzmacniane między siatkami, ostatecznie tworząc stabilny sygnał wyjściowy lasera.
2.2 Wybór trybu zapewnia jakość wiązki: Z jednej strony, dzięki ograniczeniom falowodu w warstwie rdzenia o małej średnicy, dopuszczalna jest jedynie transmisja o niskich stratach trybu podstawowego; Z drugiej strony, wykorzystując duże nakładanie się trybu podstawowego i ośrodka wzmocnienia (jony iterbu), a także charakterystykę wysokich strat trybów wyższego rzędu, w połączeniu z konstrukcją zginania włókien w celu dalszego filtrowania trybów wyższego rzędu, ostatecznie uzyskuje się wysokiej jakości wyjście trybu podstawowego z M² zbliżającym się do 1.