Evoluția tehnică a laserelor cu fibră de mare putere

Evoluția tehnică a laserelor cu fibră de mare putere

Optimizarealaser cu fibrăstructura

1, structura pompei de lumină spațială

Primele lasere cu fibră foloseau în mare parte ieșirea pompei optice,laserAvând în vedere ieșirea redusă, puterea sa de ieșire este mai mare, ceea ce întâmpină dificultăți mai mari în a îmbunătăți rapid puterea de ieșire a laserelor cu fibră într-o perioadă scurtă de timp. În 1999, puterea de ieșire în domeniul cercetării și dezvoltării laserelor cu fibră a depășit pentru prima dată 10.000 de wați. Structura laserului cu fibră utilizează în principal pomparea optică bidirecțională, formând un rezonator, iar studiul eficienței pantei laserului cu fibră a atins 58,3%.
Cu toate acestea, deși utilizarea luminii pompei de fibră și a tehnologiei de cuplare laser pentru dezvoltarea laserelor cu fibră poate îmbunătăți eficient puterea de ieșire a laserelor cu fibră, există în același timp o complexitate care nu este propice pentru ca lentila optică să construiască calea optică. Odată ce laserul trebuie mutat în procesul de construire a căii optice, atunci și calea optică trebuie reajustată, ceea ce limitează aplicarea pe scară largă a laserelor cu fibră cu structură de pompă optică.

2, structura oscilatorului direct și structura MOPA

Odată cu dezvoltarea laserelor cu fibră, stripperele de putere a cladirii au înlocuit treptat componentele lentilelor, simplificând etapele de dezvoltare ale laserelor cu fibră și îmbunătățind indirect eficiența de întreținere a laserelor cu fibră. Această tendință de dezvoltare simbolizează caracterul practic treptat al laserelor cu fibră. Structura oscilator direct și structura MOPA sunt cele mai comune două structuri ale laserelor cu fibră de pe piață. Structura oscilator direct constă în faptul că rețeaua de rețea selectează lungimea de undă în procesul de oscilație și apoi emite lungimea de undă selectată, în timp ce MOPA utilizează lungimea de undă selectată de rețea ca lumină de însămânțare, iar lumina de însămânțare este amplificată sub acțiunea amplificatorului de prim nivel, astfel încât puterea de ieșire a laserului cu fibră va fi, de asemenea, îmbunătățită într-o anumită măsură. Pentru o perioadă lungă de timp, laserele cu fibră cu structură MPOA au fost utilizate ca structură preferată pentru laserele cu fibră de mare putere. Cu toate acestea, studiile ulterioare au descoperit că puterea mare de ieșire în această structură poate duce ușor la instabilitatea distribuției spațiale în interiorul laserului cu fibră, iar luminozitatea laserului de ieșire va fi afectată într-o anumită măsură, ceea ce are, de asemenea, un impact direct asupra efectului de putere mare de ieșire.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei de pompare

Lungimea de undă de pompare a laserului cu fibră dopat cu yterbiu timpuriu este de obicei 915nm sau 975nm, dar aceste două lungimi de undă de pompare sunt vârfurile de absorbție ale ionilor de yterbiu, de aceea se numește pompare directă. Pomparea directă nu a fost utilizată pe scară largă din cauza pierderii cuantice. Tehnologia de pompare în bandă este o extensie a tehnologiei de pompare directă, în care lungimea de undă dintre lungimea de undă de pompare și lungimea de undă de transmisie este similară, iar rata de pierdere cuantică a pompării în bandă este mai mică decât cea a pompării directe.

Laser cu fibră de mare putereblocaj în dezvoltarea tehnologiei

Deși laserele cu fibră au o valoare aplicativă ridicată în industria militară, medicală și alte industrii, China a promovat aplicarea pe scară largă a laserelor cu fibră de-a lungul a aproape 30 de ani de cercetare și dezvoltare tehnologică. Totuși, dacă se dorește ca laserele cu fibră să poată produce o putere mai mare, există încă multe blocaje în tehnologia existentă. De exemplu, dacă puterea de ieșire a laserului cu fibră poate atinge 36,6 kW într-un singur mod cu fibră; influența puterii de pompare asupra puterii de ieșire a laserului cu fibră; influența efectului lentilei termice asupra puterii de ieșire a laserului cu fibră.

În plus, cercetarea tehnologiei de putere mai mare a laserului cu fibră ar trebui să ia în considerare și stabilitatea modului transversal și efectul de întunecare a fotonilor. Prin investigații, este clar că factorul de influență al instabilității modului transversal este încălzirea fibrei, iar efectul de întunecare a fotonilor se referă în principal la faptul că, atunci când laserul cu fibră produce continuu sute de wați sau câțiva kilowați de putere, puterea de ieșire va prezenta o tendință rapidă de scădere și există un anumit grad de limitare a puterii continue de ieșire ridicate a laserului cu fibră.

Deși cauzele specifice ale efectului de întunecare a fotonilor nu au fost clar definite în prezent, majoritatea oamenilor cred că centrul defectului de oxigen și absorbția transferului de sarcină pot duce la apariția efectului de întunecare a fotonilor. Pe baza acestor doi factori, sunt propuse următoarele metode pentru a inhiba efectul de întunecare a fotonilor. Cum ar fi aluminiul, fosforul etc., pentru a evita absorbția transferului de sarcină, fibra activă optimizată este testată și aplicată, standardul specific fiind menținerea unei puteri de ieșire de 3KW timp de câteva ore și menținerea unei puteri stabile de ieșire de 1KW timp de 100 de ore.