Ewolucja techniczna laserów światłowodowych dużej mocy

Ewolucja techniczna laserów światłowodowych dużej mocy

Optymalizacjalaser światłowodowystruktura

1, konstrukcja pompy światła kosmicznego

Wczesne lasery światłowodowe wykorzystywały głównie wyjście pompy optycznej,lasermocy wyjściowej, jego moc wyjściowa jest niska, aby szybko poprawić moc wyjściową laserów światłowodowych w krótkim czasie, pojawia się większa trudność. W 1999 r. moc wyjściowa pola badań i rozwoju lasera światłowodowego po raz pierwszy przekroczyła 10 000 watów, struktura lasera światłowodowego opiera się głównie na zastosowaniu optycznego pompowania dwukierunkowego, tworząc rezonator, z badaniem wydajności nachylenia światłowodu laser osiągnął 58,3%.
Jednakże, chociaż zastosowanie światła pompy światłowodowej i technologii sprzęgania lasera do opracowania laserów światłowodowych może skutecznie poprawić moc wyjściową laserów światłowodowych, ale jednocześnie występuje złożoność, która nie sprzyja budowie ścieżki optycznej przez soczewkę optyczną, gdy w procesie budowania ścieżki optycznej konieczne jest przesunięcie lasera, należy również ponownie dostosować ścieżkę optyczną, co ogranicza szerokie zastosowanie laserów światłowodowych o strukturze pompy optycznej.

2, bezpośrednia struktura oscylatora i struktura MOPA

Wraz z rozwojem laserów światłowodowych, urządzenia do ściągania izolacji stopniowo zastępowały elementy soczewek, upraszczając etapy rozwoju laserów światłowodowych i pośrednio poprawiając efektywność konserwacji laserów światłowodowych. Ten trend rozwojowy symbolizuje stopniową praktyczność laserów światłowodowych. Struktura oscylatora bezpośredniego i struktura MOPA to dwie najpopularniejsze struktury laserów światłowodowych na rynku. Struktura oscylatora bezpośredniego polega na tym, że siatka wybiera długość fali w procesie oscylacji, a następnie wysyła wybraną długość fali, podczas gdy MOPA wykorzystuje długość fali wybraną przez siatkę jako światło początkowe, a światło początkowe jest wzmacniane pod działaniem pierwszego -poziomowy, więc moc wyjściowa lasera światłowodowego również zostanie w pewnym stopniu poprawiona. Od dawna preferowaną strukturą dla laserów światłowodowych dużej mocy są lasery światłowodowe o strukturze MPOA. Jednak późniejsze badania wykazały, że duża moc wyjściowa w tej strukturze łatwo doprowadzić do niestabilności rozkładu przestrzennego wewnątrz lasera światłowodowego, a jasność lasera wyjściowego będzie w pewnym stopniu zmieniona, co również ma bezpośredni wpływ na efekt dużej mocy wyjściowej.

Wraz z rozwojem technologii pompowania

Długość fali pompowania wczesnego lasera światłowodowego domieszkowanego iterbem wynosi zwykle 915 nm lub 975 nm, ale te dwie długości fal pompowania są szczytami absorpcji jonów iterbu, dlatego nazywa się to pompowaniem bezpośrednim. Pompowanie bezpośrednie nie jest szeroko stosowane ze względu na straty kwantowe. Technologia pompowania wewnątrzpasmowego jest rozwinięciem technologii pompowania bezpośredniego, w której długość fali pomiędzy długością fali pompowania a długością fali nadawczej jest podobna, a współczynnik strat kwantowych w pompowaniu wewnątrzpasmowym jest mniejszy niż w przypadku pompowania bezpośredniego.

Laser światłowodowy dużej mocywąskie gardło w rozwoju technologii

Chociaż lasery światłowodowe mają wysoką wartość aplikacyjną w przemyśle wojskowym, medycznym i innych, Chiny promowały szerokie zastosowanie laserów światłowodowych w ciągu prawie 30 lat badań i rozwoju technologii, ale jeśli chcesz, aby lasery światłowodowe mogły generować większą moc, nadal istnieją wiele wąskich gardeł w istniejącej technologii. Na przykład, czy moc wyjściowa lasera światłowodowego może osiągnąć 36,6 kW w trybie jednowłóknowym; Wpływ mocy pompowania na moc wyjściową lasera światłowodowego; Wpływ efektu soczewki termicznej na moc wyjściową lasera światłowodowego.

Ponadto badania nad technologią lasera światłowodowego o większej mocy wyjściowej powinny również uwzględniać stabilność trybu poprzecznego i efekt ciemnienia fotonów. Z badań jasno wynika, że ​​czynnikiem wpływającym na niestabilność trybu poprzecznego jest nagrzewanie się włókna, a efekt ciemnienia fotonów odnosi się głównie do tego, że gdy laser światłowodowy w sposób ciągły wytwarza setki watów lub kilka kilowatów mocy, moc wyjściowa będzie wykazywać tendencja do szybkiego spadku, a ciągła wysoka moc wyjściowa lasera światłowodowego jest w pewnym stopniu ograniczona.

Chociaż konkretne przyczyny efektu ciemnienia fotonów nie zostały obecnie jasno określone, większość ludzi uważa, że ​​centrum defektu tlenowego i absorpcja przeniesienia ładunku mogą prowadzić do wystąpienia efektu ciemnienia fotonów. W przypadku tych dwóch czynników proponuje się następujące sposoby hamowania efektu ciemnienia fotonów. Takich jak aluminium, fosfor itp., aby uniknąć absorpcji przenoszenia ładunku, a następnie testuje się i stosuje zoptymalizowane włókno aktywne, konkretnym standardem jest utrzymanie mocy wyjściowej 3 kW przez kilka godzin i utrzymanie stabilnej mocy wyjściowej 1 kW przez 100 godzin.