Ewolucja techniczna laserów światłowodowych dużej mocy

Ewolucja techniczna laserów światłowodowych dużej mocy

Optymalizacjalaser światłowodowystruktura

1. Kosmiczna struktura pompy światła

Wczesne lasery światłowodowe wykorzystywały głównie wyjście pompy optycznej,laserwyjście, jego moc wyjściowa jest niska, aby szybko poprawić moc wyjściową laserów światłowodowych w krótkim okresie czasu, istnieje większa trudność. W 1999 roku moc wyjściowa pola badań i rozwoju laserów światłowodowych po raz pierwszy przekroczyła 10 000 watów, struktura lasera światłowodowego opiera się głównie na wykorzystaniu optycznego pompowania dwukierunkowego, tworząc rezonator, przy czym badanie sprawności nachylenia lasera światłowodowego osiągnęło 58,3%.
Jednakże, chociaż wykorzystanie technologii sprzężenia światła pompującego włókna i światłowodu do opracowania laserów światłowodowych może skutecznie poprawić moc wyjściową laserów światłowodowych, to jednocześnie występuje złożoność, która nie sprzyja soczewce optycznej w budowaniu ścieżki optycznej. Gdy laser musi zostać przesunięty w procesie budowania ścieżki optycznej, wówczas ścieżka optyczna musi zostać ponownie wyregulowana, co ogranicza szerokie zastosowanie laserów światłowodowych o strukturze pompy optycznej.

2. Struktura oscylatora bezpośredniego i struktura MOPA

Wraz z rozwojem laserów światłowodowych, strippery mocy płaszcza stopniowo zastępowały elementy soczewek, upraszczając etapy rozwoju laserów światłowodowych i pośrednio poprawiając wydajność konserwacji laserów światłowodowych. Ten trend rozwojowy symbolizuje stopniową praktyczność laserów światłowodowych. Struktura bezpośredniego oscylatora i struktura MOPA to dwie najczęstsze struktury laserów światłowodowych na rynku. Struktura bezpośredniego oscylatora polega na tym, że kratka wybiera długość fali w procesie oscylacji, a następnie wyprowadza wybraną długość fali, podczas gdy MOPA wykorzystuje długość fali wybraną przez kratkę jako światło zarodkowe, a światło zarodkowe jest wzmacniane pod wpływem działania wzmacniacza pierwszego poziomu, więc moc wyjściowa lasera światłowodowego również zostanie poprawiona w pewnym stopniu. Przez długi czas lasery światłowodowe ze strukturą MPOA były używane jako preferowana struktura dla laserów światłowodowych dużej mocy. Jednak późniejsze badania wykazały, że duża moc wyjściowa w tej strukturze może łatwo doprowadzić do niestabilności rozkładu przestrzennego wewnątrz lasera światłowodowego, a jasność wyjściowa lasera 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 fali pompowania są szczytami absorpcji jonów iterbu, więc nazywa się to pompowaniem bezpośrednim, pompowanie bezpośrednie nie było szeroko stosowane z powodu strat kwantowych. Technologia pompowania w paśmie jest rozszerzeniem technologii pompowania bezpośredniego, w której długość fali między długością fali pompowania a długością fali transmisji jest podobna, a szybkość strat kwantowych pompowania w paśmie jest mniejsza niż w przypadku pompowania bezpośredniego.

Laser światłowodowy dużej mocywąskie gardło rozwoju technologii

Chociaż lasery światłowodowe mają wysoką wartość użytkową w wojsku, medycynie i innych gałęziach przemysłu, Chiny promowały szerokie zastosowanie laserów światłowodowych przez prawie 30 lat badań i rozwoju technologii, ale jeśli chcesz, aby lasery światłowodowe mogły wytwarzać większą moc, w istniejącej technologii nadal istnieje wiele wąskich gardeł. Na przykład, czy moc wyjściowa lasera światłowodowego może osiągnąć 36,6 kW dla pojedynczego włókna w trybie jednomodowym; Wpływ mocy pompowania na moc wyjściową lasera światłowodowego; Wpływ efektu soczewki termicznej na moc wyjściową lasera światłowodowego.

Ponadto badania nad technologią o wyższej mocy wyjściowej lasera światłowodowego powinny również uwzględniać stabilność trybu poprzecznego i efekt ściemniania fotonów. Dzięki badaniom jasne jest, że czynnikiem wpływającym na niestabilność trybu poprzecznego jest nagrzewanie włókna, a efekt ściemniania fotonów odnosi się głównie do tego, że gdy laser światłowodowy nieprzerwanie generuje setki watów lub kilka kilowatów mocy, moc wyjściowa będzie wykazywać szybki trend spadkowy, a istnieje pewien stopień ograniczenia ciągłej wysokiej mocy wyjściowej lasera światłowodowego.

Chociaż konkretne przyczyny efektu ściemniania fotonów nie zostały obecnie jasno określone, większość ludzi uważa, że ​​ośrodek defektu tlenowego i absorpcja transferu ładunku mogą prowadzić do wystąpienia efektu ściemniania fotonów. W przypadku tych dwóch czynników proponuje się następujące sposoby zahamowania efektu ściemniania fotonów. Takie jak aluminium, fosfor itp., aby uniknąć absorpcji transferu ładunku, a następnie zoptymalizowane włókno aktywne jest testowane i stosowane, a konkretny standard polega na utrzymaniu mocy wyjściowej 3 kW przez kilka godzin i utrzymaniu stabilnej mocy wyjściowej 1 kW przez 100 godzin.