Teknisk utvikling av høyeffektsfiberlasere

Teknisk utvikling av høyeffektsfiberlasere

Optimalisering avfiberlaserstruktur

1, romlyspumpestruktur

Tidlige fiberlasere brukte for det meste optisk pumpeutgang,laserUtgangseffekten er lav, og det er større vanskeligheter å raskt forbedre utgangseffekten til fiberlasere på kort tid. I 1999 nådde forsknings- og utviklingsfeltet for fiberlasere for første gang 10 000 watt. Fiberlaserstrukturen bruker hovedsakelig optisk toveis pumping, som danner en resonator, og undersøkelsen av fiberlaserens hellingseffektivitet nådde 58,3 %.
Selv om bruk av fiberpumpelys og laserkoblingsteknologi for å utvikle fiberlasere effektivt kan forbedre utgangseffekten til fiberlasere, er det samtidig kompleksitet som ikke bidrar til at den optiske linsen bygger den optiske banen. Når laseren må beveges i prosessen med å bygge den optiske banen, må den optiske banen også justeres på nytt, noe som begrenser den brede bruken av fiberlasere med optisk pumpestruktur.

2, direkte oscillatorstruktur og MOPA-struktur

Med utviklingen av fiberlasere har kledningsavtrekkere gradvis erstattet linsekomponentene, noe som forenkler utviklingstrinnene for fiberlasere og indirekte forbedrer vedlikeholdseffektiviteten til fiberlasere. Denne utviklingstrenden symboliserer den gradvise praktiske anvendeligheten av fiberlasere. Direkte oscillatorstruktur og MOPA-struktur er de to vanligste strukturene for fiberlasere på markedet. Direkte oscillatorstrukturen er at gitteret velger bølgelengden i oscillasjonsprosessen, og deretter sender ut den valgte bølgelengden, mens MOPA bruker bølgelengden som er valgt av gitteret som frølys, og frølyset forsterkes under påvirkning av førstenivåforsterkeren, slik at utgangseffekten til fiberlaseren også vil bli forbedret til en viss grad. I lang tid har fiberlasere med MPOA-struktur blitt brukt som den foretrukne strukturen for høyeffektsfiberlasere. Imidlertid har senere studier funnet at høyeffektutgangen i denne strukturen lett kan føre til ustabilitet i den romlige fordelingen inne i fiberlaseren, og utgangslaserens lysstyrke vil bli påvirket til en viss grad, noe som også har en direkte innvirkning på høyeffektutgangseffekten.

Med utviklingen av pumpeteknologi

Pumpebølgelengden til den tidlige ytterbiumdopede fiberlaseren er vanligvis 915 nm eller 975 nm, men disse to pumpebølgelengdene er absorpsjonstoppene til ytterbiumioner, så det kalles direkte pumping. Direktepumping har ikke blitt mye brukt på grunn av kvantetapet. In-band pumping-teknologi er en utvidelse av direkte pumping-teknologi, der bølgelengden mellom pumpebølgelengden og den sendende bølgelengden er lik, og kvantetapsraten for in-band pumping er mindre enn for direkte pumping.

Høyeffekts fiberlaserflaskehals i teknologiutvikling

Selv om fiberlasere har høy anvendelsesverdi innen militær, medisinsk og annen industri, har Kina fremmet bred bruk av fiberlasere gjennom nesten 30 år med teknologisk forskning og utvikling. Men hvis man ønsker å lage fiberlasere med høyere effekt, er det fortsatt mange flaskehalser i eksisterende teknologi. For eksempel, om utgangseffekten til fiberlaseren kan nå en enkeltfibermodus på 36,6 kW; innflytelsen av pumpekraft på fiberlaserens utgangseffekt; innflytelsen av termisk linseeffekt på fiberlaserens utgangseffekt.

I tillegg bør forskning på teknologi for høyere effektutgang fra fiberlasere også vurdere stabiliteten til transversal modus og fotonmørkningseffekten. Gjennom undersøkelser er det tydelig at påvirkningsfaktoren for transversal modusustabilitet er fiberoppvarming, og fotonmørkningseffekten refererer hovedsakelig til at når fiberlaseren kontinuerlig produserer hundrevis av watt eller flere kilowatt effekt, vil utgangseffekten vise en rask nedgangstrend, og det er en viss grad av begrensning på den kontinuerlige høye effekten til fiberlaseren.

Selv om de spesifikke årsakene til fotonmørkningseffekten ikke er klart definert for øyeblikket, tror de fleste at oksygendefektsenter og absorpsjon av ladningsoverføring kan føre til forekomst av fotonmørkningseffekt. Basert på disse to faktorene foreslås følgende måter å hemme fotonmørkningseffekten. For eksempel aluminium, fosfor, etc., for å unngå absorpsjon av ladningsoverføring, og deretter testes og påføres den optimaliserte aktive fiberen. Den spesifikke standarden er å opprettholde 3 kW effekt i flere timer og opprettholde 1 kW stabil effekt i 100 timer.