Technický vývoj vysokovýkonných vláknových laserov

Technický vývoj vysokovýkonných vláknových laserov

Optimalizáciavláknový laserštruktúra

1, štruktúra vesmírneho svetelného čerpadla

Skoršie vláknové lasery používali prevažne optický výkon čerpadla,laserVýstupný výkon je nízky, takže rýchle a krátke zlepšenie výstupného výkonu vláknových laserov je náročné. V roku 1999 výstupný výkon vo výskume a vývoji vláknových laserov prvýkrát prekročil 10 000 wattov. Štruktúra vláknového laseru spočíva najmä v použití optického obojsmerného čerpania, ktoré tvorí rezonátor, a pri skúmaní sklonu dosiahla účinnosť vláknového laseru 58,3 %.
Hoci použitie technológie vláknového čerpania a laserového spájania na vývoj vláknových laserov môže účinne zlepšiť výstupný výkon vláknových laserov, zároveň existuje zložitosť, ktorá neprispieva k vytvoreniu optickej dráhy optickou šošovkou. Keď sa laser počas budovania optickej dráhy musí pohybovať, je potrebné ju znova nastaviť, čo obmedzuje široké použitie vláknových laserov s optickou čerpacou štruktúrou.

2, štruktúra priameho oscilátora a štruktúra MOPA

S vývojom vláknových laserov postupne nahradili šošovkové komponenty odstraňovače plášťového výkonu, čo zjednodušilo vývojové kroky vláknových laserov a nepriamo zlepšilo účinnosť údržby vláknových laserov. Tento vývojový trend symbolizuje postupnú praktickosť vláknových laserov. Štruktúra priameho oscilátora a štruktúra MOPA sú dve najbežnejšie štruktúry vláknových laserov na trhu. Štruktúra priameho oscilátora spočíva v tom, že mriežka vyberá vlnovú dĺžku v procese oscilácie a potom vydáva zvolenú vlnovú dĺžku, zatiaľ čo MOPA používa vlnovú dĺžku vybranú mriežkou ako počiatočné svetlo a počiatočné svetlo je zosilnené pôsobením zosilňovača prvej úrovne, takže výstupný výkon vláknového laseru sa do určitej miery zlepší. Vláknové lasery so štruktúrou MPOA sa dlhodobo používali ako preferovaná štruktúra pre vysokovýkonné vláknové lasery. Následné štúdie však zistili, že vysoký výkon v tejto štruktúre môže ľahko viesť k nestabilite priestorového rozloženia vo vnútri vláknového laseru a do určitej miery bude ovplyvnený jas výstupného laseru, čo má tiež priamy vplyv na efekt vysokého výstupného výkonu.

S rozvojom čerpacej technológie

Čerpacia vlnová dĺžka skorých yterbiom dopovaných vláknových laserov je zvyčajne 915 nm alebo 975 nm, ale tieto dve čerpacie vlnové dĺžky sú absorpčnými vrcholmi yterbiových iónov, preto sa nazýva priame čerpanie. Priame čerpanie sa kvôli kvantovým stratám široko nepoužíva. Technológia vnútropásmového čerpania je rozšírením technológie priameho čerpania, pri ktorej je vlnová dĺžka medzi čerpacou vlnovou dĺžkou a vysielacou vlnovou dĺžkou podobná a miera kvantových strát vnútropásmového čerpania je menšia ako pri priamom čerpaní.

Vysokovýkonný vláknový laserúzke miesto vo vývoji technológií

Hoci vláknové lasery majú vysokú aplikačnú hodnotu vo vojenskom, lekárskom a inom priemysle, Čína podporuje široké využitie vláknových laserov prostredníctvom takmer 30 rokov technologického výskumu a vývoja. Ak však chceme vyrobiť vláknové lasery s vyšším výkonom, v existujúcej technológii stále existuje veľa úzkych miest. Napríklad, či výstupný výkon vláknového laseru môže dosiahnuť 36,6 kW v jednom režime vlákna; Vplyv čerpacieho výkonu na výstupný výkon vláknového laseru; Vplyv tepelnej šošovky na výstupný výkon vláknového laseru.

Okrem toho by výskum technológie vláknového laseru s vyšším výstupným výkonom mal zohľadniť aj stabilitu transverzálneho módu a efekt fotónového stmavnutia. Z výskumu je zrejmé, že faktorom vplyvu na nestabilitu transverzálneho módu je zahrievanie vlákna a efekt fotónového stmavnutia sa vzťahuje najmä na to, že keď vláknový laser nepretržite vydáva stovky wattov alebo niekoľko kilowattov výkonu, výstupný výkon vykazuje rýchly pokles a existuje určitý stupeň obmedzenia pre nepretržitý vysoký výstupný výkon vláknového laseru.

Hoci konkrétne príčiny efektu fotónového stmavnutia nie sú v súčasnosti jasne definované, väčšina ľudí sa domnieva, že centrum kyslíkových defektov a absorpcia prenosu náboja môžu viesť k výskytu fotónového stmavnutia. Na základe týchto dvoch faktorov sa navrhujú nasledujúce spôsoby, ako potlačiť efekt fotónového stmavnutia. Napríklad hliník, fosfor atď., aby sa zabránilo absorpcii prenosu náboja, sa testuje a aplikuje optimalizované aktívne vlákno. Špecifickým štandardom je udržiavať výkon 3 kW niekoľko hodín a stabilný výkon 1 kW 100 hodín.