Технічна еволюція потужних волоконних лазерів

Технічна еволюція потужних волоконних лазерів

Оптимізаціяволоконний лазерструктура

1, структура насоса космічного світла

Ранні волоконні лазери здебільшого використовували оптичний вихід накачування,лазерВихідна потужність низька, тому швидке підвищення вихідної потужності волоконних лазерів за короткий проміжок часу є більшою складністю. У 1999 році вихідна потужність у галузі досліджень та розробок волоконних лазерів вперше перевищила 10 000 Вт, структура волоконного лазера в основному використовує оптичне двонаправлене накачування, утворюючи резонатор, а ефективність дослідження нахилу волоконного лазера досягла 58,3%.
Однак, хоча використання технології волоконного накачування світла та лазерного з'єднання для розробки волоконних лазерів може ефективно покращити вихідну потужність волоконних лазерів, водночас існує складність, яка не сприяє побудові оптичного шляху за допомогою оптичної лінзи. Після того, як лазер потрібно перемістити в процесі побудови оптичного шляху, оптичний шлях також потрібно повторно налаштувати, що обмежує широке застосування волоконних лазерів з оптичною конструкцією накачування.

2, структура прямого генератора та структура MOPA

З розвитком волоконних лазерів, компоненти лінз поступово замінюються за допомогою пристроїв для зняття оболонки, що спрощує етапи розробки волоконних лазерів та опосередковано підвищує ефективність обслуговування волоконних лазерів. Ця тенденція розвитку символізує поступове практичне застосування волоконних лазерів. Структура прямого генератора та структура MOPA є двома найпоширенішими структурами волоконних лазерів на ринку. Структура прямого генератора полягає в тому, що решітка вибирає довжину хвилі в процесі коливання, а потім виводить вибрану довжину хвилі, тоді як MOPA використовує довжину хвилі, вибрану решіткою, як початкове світло, і початкове світло посилюється під дією підсилювача першого рівня, тому вихідна потужність волоконного лазера також певною мірою покращується. Протягом тривалого часу волоконні лазери зі структурою MPOA використовувалися як краща структура для потужних волоконних лазерів. Однак подальші дослідження показали, що висока вихідна потужність у цій структурі легко призводить до нестабільності просторового розподілу всередині волоконного лазера, і яскравість вихідного лазера певною мірою змінюється, що також безпосередньо впливає на ефект високої вихідної потужності.

З розвитком технології насосів

Довжина хвилі накачування ранніх волоконних лазерів, легованих ітербієм, зазвичай становить 915 нм або 975 нм, але ці дві довжини хвилі накачування є піками поглинання іонів ітербію, тому це називається прямим накачуванням, яке не отримало широкого застосування через квантові втрати. Технологія внутрішньосмугового накачування є розширенням технології прямого накачування, в якій довжина хвилі між довжиною хвилі накачування та довжиною хвилі передачі подібна, а швидкість квантових втрат внутрішньосмугового накачування менша, ніж у прямого накачування.

Високопотужний волоконний лазервузьке місце в розвитку технологій

Хоча волоконні лазери мають високу цінність застосування у військовій, медичній та інших галузях промисловості, Китай сприяв широкому застосуванню волоконних лазерів завдяки майже 30-річним технологічним дослідженням та розробкам, але якщо ви хочете, щоб волоконні лазери виходили з більшою потужністю, в існуючих технологіях все ще існує багато вузьких місць. Наприклад, чи може вихідна потужність волоконного лазера досягти 36,6 кВт в одному режимі волоконного лазера; вплив потужності накачування на вихідну потужність волоконного лазера; вплив ефекту теплової лінзи на вихідну потужність волоконного лазера.

Крім того, дослідження технології волоконного лазера з високою вихідною потужністю повинно також враховувати стабільність поперечного режиму та ефект фотонного потемніння. Дослідження показало, що фактором впливу нестабільності поперечного режиму є нагрівання волокна, а ефект фотонного потемніння головним чином стосується того, що коли волоконний лазер безперервно видає сотні ват або кілька кіловат потужності, вихідна потужність демонструватиме тенденцію до швидкого зниження, і існує певний ступінь обмеження на безперервну вихідну потужність волоконного лазера.

Хоча конкретні причини ефекту фотонного потемніння наразі чітко не визначені, більшість людей вважає, що центр дефекту кисню та поглинання внаслідок переносу заряду можуть призвести до виникнення ефекту фотонного потемніння. Щодо цих двох факторів, пропонуються такі способи запобігання ефекту фотонного потемніння. Такі матеріали, як алюміній, фосфор тощо, запобігають поглинанню внаслідок переносу заряду, а потім тестують та застосовують оптимізоване активне волокно. Конкретним стандартом є підтримка вихідної потужності 3 кВт протягом кількох годин та стабільна вихідна потужність 1 кВт протягом 100 годин.