Ewolucja techniczna laserów światłowodowych dużej mocy

Ewolucja techniczna laserów światłowodowych dużej mocy

Optymalizacjalaser światłowodowystruktura

1. Struktura pompy światła kosmicznego

Wczesne lasery światłowodowe wykorzystywały głównie wyjście pompy optycznej,laserMoc wyjściowa laserów światłowodowych jest niska, co utrudnia ich szybką poprawę w krótkim czasie. W 1999 roku moc wyjściowa laserów światłowodowych po raz pierwszy przekroczyła 10 000 watów. Konstrukcja lasera światłowodowego opiera się głównie na wykorzystaniu optycznego pompowania dwukierunkowego, tworząc rezonator. Po zbadaniu sprawności lasera światłowodowego nachylenia krzywej sprężania osiągnęło ono 58,3%.
Jednakże, chociaż zastosowanie technologii sprzężenia światła pompującego światło światłowodowe i lasera do rozwoju 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, to ścieżka optyczna również 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 platerowania 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 oscylatora bezpośredniego i struktura MOPA to dwie najpopularniejsze struktury laserów światłowodowych na rynku. W strukturze oscylatora bezpośredniego siatka filtracyjna wybiera długość fali w procesie oscylacji, a następnie generuje wybraną długość fali. Natomiast struktura MOPA wykorzystuje długość fali wybraną przez siatkę filtracyjną jako światło zarodkowe, a światło zarodkowe jest wzmacniane pod wpływem wzmacniacza pierwszego stopnia, dzięki czemu moc wyjściowa lasera światłowodowego również ulegnie pewnej poprawie. Przez długi czas lasery światłowodowe ze strukturą MPOA były preferowaną strukturą 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 zazwyczaj 915 nm lub 975 nm, ale te dwie długości fali pompowania odpowiadają szczytom absorpcji jonów iterbu, dlatego nazywa się to pompowaniem bezpośrednim. Pompowanie bezpośrednie nie było szeroko stosowane ze względu na straty kwantowe. Technologia pompowania w paśmie jest rozwinięciem technologii pompowania bezpośredniego, w której długość fali między długością fali pompowania a długością fali transmisji jest podobna, a tempo strat kwantowych w pompowaniu w paśmie jest mniejsze niż w pompowaniu bezpośrednim.

Laser światłowodowy dużej mocywąskie gardło rozwoju technologii

Chociaż lasery światłowodowe mają wysoką wartość użytkową w wojsku, medycynie i innych gałęziach przemysłu, Chiny promowały ich szerokie zastosowanie dzięki blisko 30-letnim badaniom i rozwojowi technologicznemu. Jednak, jeśli chodzi o zwiększenie mocy laserów światłowodowych, istniejąca technologia wciąż napotyka wiele ograniczeń. Na przykład, czy moc wyjściowa lasera światłowodowego może osiągnąć 36,6 kW (jednomodowy) dla pojedynczego włókna; wpływ mocy pompowania na moc wyjściową lasera światłowodowego; wpływ efektu soczewki termicznej na moc wyjściową lasera światłowodowego.

Ponadto, badania technologii laserów światłowodowych o wyższej mocy wyjściowej powinny również uwzględniać stabilność modów poprzecznych oraz efekt przyciemnienia fotonowego. Z przeprowadzonych badań wynika, że ​​czynnikiem wpływającym na niestabilność modów poprzecznych jest nagrzewanie się włókna, a efekt przyciemnienia fotonowego odnosi się głównie do sytuacji, gdy laser światłowodowy generuje nieprzerwanie moc rzędu setek watów lub kilku kilowatów, a moc wyjściowa będzie wykazywać gwałtowny spadek, co wiąże się z pewnym ograniczeniem ciągłej, wysokiej mocy wyjściowej lasera światłowodowego.

Chociaż konkretne przyczyny efektu ściemniania fotonowego nie zostały obecnie jednoznacznie określone, większość osób uważa, że ​​przyczyną tego zjawiska mogą być centra defektów tlenowych i absorpcja transferu ładunku. W odniesieniu do tych dwóch czynników, proponuje się następujące sposoby zahamowania tego zjawiska. W celu uniknięcia absorpcji transferu ładunku, stosuje się takie materiały jak aluminium, fosfor itp., a następnie testuje się i stosuje zoptymalizowane włókno aktywne. Standardem jest utrzymanie mocy wyjściowej 3 kW przez kilka godzin i stabilnej mocy wyjściowej 1 kW przez 100 godzin.