Zloženie systému vysokovýkonného vláknového laseru

Zloženie systému vysokovýkonného vláknového laseru
1. Zloženie systému
Vysokovýkonný vláknový laser sa skladá zo štyroch častí: zdroja čerpadiel, zlučovača čerpadiel, zosilňovacieho vlákna a výstupnej laserovej hlavy.
1.1 Čerpací zdroj: Výstupný výkon jedného laserového čipu je iba 10 W až 50 W a podľa potreby sa integruje a zabalí 6 až 50 čipov. Ak je k dispozícii veľký počet čipov, na zvýšenie výkonu sa skombinuje priestorové zlučovanie lúčov a polarizačné zlučovanie lúčov. Výkon jedného čerpacieho zdroja sa pohybuje od desiatok do stoviek wattov a na dosiahnutie výkonu na úrovni kilowattov je potrebné zapojiť viac ako 10 čerpacích zdrojov do série (ako napríklad Ruikeov laser s kombináciou 11 čerpacích zdrojov).
1.2 Zlučovač čerpadiel: Vyrobený technológiou spájania vlákien fúziou, viacero modulov čerpadiel je opticky prepojených do toho istého vlákna.
1.3 Ziskové vlákno: s dĺžkou často presahujúcou 30 metrov, bude navinuté a upevnené na doske na rozptyl tepla, často s použitím dvojitej plášťovej štruktúry dopovanej yterbiom: priemer jadra 10-20 μm, jednomódový/niekoľkomódový vlnovod, dopovaný iónmi yterbia; vnútorný priemer plášťa dosahuje 400 μm a používa sa na prenos viacmódového čerpacieho svetla.
1.4 Laserová výstupná hlava: Zodpovedá za konečný laserový výstup a možno ju pripojiť k spracovateľskému zariadeniu prostredníctvom štandardného rozhrania.
2. Základný princíp fungovania
2.1 Rezonátor pre optické zosilnenie: zložený z dvojice vláknových Braggových mriežok (FBG): mriežka s vysokým odrazom (odrazivosť > 99 %) odráža svetlo cieľovej vlnovej dĺžky (napríklad 1080 nm) späť do zosilňovacieho vlákna; výstupne viazaná mriežka (odrazivosť 10 % ~ 50 %) čiastočne odráža, aby sa udržala oscilácia, a čiastočne prepúšťa, aby sa vytvoril výstup. Čerpacie svetlo excituje ióny yterbia, čím sa vytvára spontánna emisia, a fotóny, ktoré spĺňajú požiadavky na vlnovú dĺžku, sa opakovane zosilňujú medzi mriežkami, čím sa nakoniec vytvára stabilný laserový výstup.
2.2 Výber módu zaisťuje kvalitu lúča: Na jednej strane, spoliehajúc sa na obmedzenie vlnovodu s malým priemerom jadrovej vrstvy, je povolený iba prenos základného módu s nízkou stratou; Na druhej strane, využitím vysokého prekrytia medzi základným módom a zosilňovacím médiom (yterbiové ióny), ako aj charakteristík vysokých strát módov vyššieho rádu, v kombinácii s dizajnom ohýbania vlákien na ďalšie filtrovanie módov vyššieho rádu, sa nakoniec dosiahne vysokokvalitný výstup základného módu s M² blížiacim sa 1.