Склад системи потужного волоконного лазера

Склад системи потужного волоконного лазера
1. Склад системи
Потужний волоконний лазер складається з чотирьох частин: джерела накачування, об'єднувача накачування, волокна посилення та вихідної лазерної головки.
1.1 Джерело накачування: Вихідна потужність одного лазерного кристала становить лише 10 Вт~50 Вт, і 6~50 кристалів будуть інтегровані та упаковані відповідно до потреб; якщо є велика кількість кристалів, просторове об'єднання променів та поляризаційне об'єднання променів будуть поєднані для збільшення потужності. Потужність одного джерела накачування коливається від десятків до сотень ват, і для досягнення вихідної потужності кіловатного рівня необхідно послідовно з'єднати понад 10 джерел накачування (наприклад, лазер Ruike, що використовує комбінацію з 11 джерел накачування).
1.2 Об'єднувач насосів: Виготовлений за допомогою технології зрощування волокон методом злиття, кілька модулів насосів оптично з'єднані в одне й те саме волокно.
1.3 Підсилююче волокно: довжина якого часто перевищує 30 метрів, воно намотується та закріплюється на тепловідвідній пластині, часто з використанням подвійної оболонки, легованої ітербієм: діаметр серцевини 10-20 мкм, одномодовий/кількомодовий хвилевід, легований іонами ітербію; внутрішній діаметр оболонки досягає 400 мкм і використовується для передачі багатомодового накачуючого світла.
1.4 Лазерна вихідна головка: відповідає за кінцевий лазерний вихід і може бути підключена до обробного обладнання через стандартний інтерфейс.
2. Основний принцип роботи
2.1 Резонатор для оптичного підсилення: складається з пари волоконних брегівських ґраток (ВБГ): ґратка з високим коефіцієнтом відбиття (коефіцієнт відбиття >99%) відбиває світло цільової довжини хвилі (наприклад, 1080 нм) назад до підсилюючого волокна; вихідна зв'язана ґратка (коефіцієнт відбиття 10%~50%) частково відбиває для підтримки коливань, а частково пропускає для формування вихідного сигналу. Світло накачування збуджує іони ітербію для створення спонтанного випромінювання, а фотони, що відповідають вимогам довжини хвилі, багаторазово посилюються між ґратками, зрештою формуючи стабільний лазерний вихід.
2.2 Вибір моди забезпечує якість променя: З одного боку, спираючись на обмеження хвилеводу малим діаметром серцевинного шару, дозволяється лише передача основної моди з низькими втратами; З іншого боку, використовуючи високе перекриття між основною модою та середовищем підсилення (іони ітербію), а також високі характеристики втрат мод вищого порядку, у поєднанні з конструкцією волокна з вигином для подальшої фільтрації мод вищого порядку, зрештою досягається високоякісний вихід основної моди з M², що наближається до 1.