Технічна еволюція волоконних лазерів великої потужності

Технічна еволюція волоконних лазерів великої потужності

Оптимізаціяволоконний лазерструктура

1, структура космічного світлового насоса

Ранні волоконні лазери в основному використовували вихід оптичної накачки,лазервихід, його вихідна потужність низька, для того, щоб швидко покращити вихідну потужність волоконних лазерів за короткий проміжок часу, є більша складність. У 1999 році вихідна потужність волоконного лазера в області досліджень і розробок вперше перевищила 10 000 Вт, структура волоконного лазера в основному полягає в використанні оптичної двонаправленої накачування, утворюючи резонатор, з дослідженням ефективності нахилу волокна. лазер досяг 58,3%.
Однак, хоча використання світла волоконного насоса та технології з’єднання лазерів для розробки волоконних лазерів може ефективно покращити вихідну потужність волоконних лазерів, але в той же час є складність, яка не сприяє оптичній лінзі для побудови оптичного шляху, як тільки лазер потрібно перемістити в процесі побудови оптичного шляху, тоді оптичний шлях також потрібно переналаштувати, що обмежує широке застосування волоконних лазерів з оптичною структурою накачування.

2, структура прямого осцилятора та структура MOPA

З розвитком волоконних лазерів пристрої для зняття потужності оболонки поступово замінили компоненти лінз, спрощуючи етапи розробки волоконних лазерів і опосередковано покращуючи 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 ґратка вибирає довжину хвилі в процесі коливання, а потім виводить вибрану довжину хвилі, тоді як MOPA використовує довжину хвилі, вибрану ґраткою, як початкове світло, і початкове світло посилюється під дією першого підсилювача рівня, тому вихідна потужність волоконного лазера також буде певною мірою покращена. Протягом тривалого періоду часу волоконні лазери зі структурою MPOA використовувалися як переважна структура для високопотужних волоконних лазерів. Проте подальші дослідження виявили, що вихід високої потужності в цій структурі легко призвести до нестабільності просторового розподілу всередині волоконного лазера, і яскравість вихідного лазера буде певною мірою вплинути, що також має прямий вплив на ефект високої вихідної потужності.

З розвитком насосної техніки

Довжина хвилі накачування раннього волоконного лазера, легованого ітербієм, зазвичай становить 915 нм або 975 нм, але ці дві довжини хвилі накачування є піками поглинання іонів ітербію, тому це називається прямим накачуванням, пряме накачування не використовувалося широко через квантові втрати. Технологія внутрішньосмугового накачування є розширенням технології прямого накачування, в якій довжина хвилі між довжиною хвилі накачування та довжиною хвилі передачі однакова, а коефіцієнт квантових втрат внутрішньосмугового накачування менший, ніж у прямого накачування.

Волоконний лазер високої потужностівузьке місце 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 рокам технологічних досліджень і розробок, але якщо ви хочете, щоб волоконні лазери могли видавати вищу потужність, все ще є багато вузьких місць в існуючій технології. Наприклад, чи може вихідна потужність волоконного лазера досягати одноволоконного одномодового 36,6 кВт; Вплив потужності накачування на вихідну потужність волоконного лазера; Вплив термолінзового ефекту на вихідну потужність волоконного лазера.

Крім того, дослідження технології більшої вихідної потужності волоконного лазера також повинні враховувати стабільність поперечної моди та ефект затемнення фотонів. Завдяки дослідженню стало зрозуміло, що фактором впливу на нестабільність поперечної моди є нагрівання волокна, а ефект затемнення фотонів в основному стосується того, що коли волоконний лазер безперервно видає сотні ват або кілька кіловат потужності, вихідна потужність показуватиме тенденція до швидкого зниження, і існує певний ступінь обмеження постійної високої вихідної потужності волоконного лазера.

Хоча конкретні причини ефекту затемнення фотонів на даний момент чітко не визначені, більшість людей вважають, що кисневий дефектний центр і поглинання переносу заряду можуть призвести до виникнення ефекту затемнення фотонів. За цими двома факторами пропонуються наступні способи запобігання ефекту затемнення фотонів. Такий як алюміній, фосфор тощо, щоб уникнути поглинання перенесення заряду, а потім тестується та застосовується оптимізоване активне волокно, спеціальним стандартом є підтримка вихідної потужності 3 кВт протягом кількох годин і підтримка стабільної вихідної потужності 1 кВт протягом 100 годин.