Složení systému vysoce výkonného vláknového laseru

Složení systému vysoce výkonného vláknového laseru
1. Složení systému
Vysoce výkonný vláknový laser se skládá ze čtyř částí: zdroje čerpadel, slučovače čerpadel, zesilovacího vlákna a výstupní laserové hlavy.
1.1 Čerpací zdroj: Výstupní výkon jednoho laserového čipu je pouze 10 W~50 W a podle potřeby bude integrováno a zabalen 6~50 čipů. V případě velkého počtu čipů bude pro zvýšení výkonu použito prostorové slučování paprsků a polarizační slučování paprsků. Výkon jednoho čerpacího zdroje se pohybuje od desítek do stovek wattů a pro dosažení výkonu v kilowattech je třeba zapojit více než 10 čerpacích zdrojů do série (například laser Ruike s kombinací 11 čerpacích zdrojů).
1.2 Slučovač čerpadel: Více modulů čerpadel, vyrobených technologií spojování vláken fúzí, je opticky propojeno do stejného vlákna.
1.3 Ziskové vlákno: s délkou často přesahující 30 metrů, bude navinuto a upevněno na desce pro odvod tepla, často s použitím dvojité plášťové struktury dopované yterbiem: průměr jádra 10-20 μm, jednomódový/málomódový vlnovod, dopovaný ionty yterbia; vnitřní průměr pláště dosahuje 400 μm a používá se pro přenos vícemódového čerpacího světla.
1.4 Laserová výstupní hlava: Zodpovídá za konečný laserový výstup a lze ji připojit k procesnímu zařízení prostřednictvím standardního rozhraní.
2. Základní princip fungování
2.1 Rezonátor pro optické zesílení: složený z dvojice vláknových Braggových mřížek (FBG): vysoce odrazivá mřížka (odrazivost > 99 %) odráží světlo cílové vlnové délky (například 1080 nm) zpět do zesilovacího vlákna; výstupně vázaná mřížka (odrazivost 10 % ~ 50 %) částečně odráží pro udržení oscilace a částečně propouští pro vytvoření výstupu. Čerpací světlo excituje ionty ytterbia a vytváří spontánní emisi. Fotony, které splňují požadavky na vlnovou délku, jsou mezi mřížkami opakovaně zesilovány, což nakonec vytváří stabilní laserový výstup.
2.2 Výběr módu zajišťuje kvalitu paprsku: Na jedné straně, spoléhajíc se na omezení vlnovodu malým průměrem jádrové vrstvy, je povolen pouze přenos základního módu s nízkými ztrátami; Na druhé straně, využitím vysokého překrytí mezi základním módem a zesilovacím médiem (ionty ytterbia), stejně jako charakteristik vysokých ztrát vyšších módů, v kombinaci s konstrukcí ohýbání vlákna pro další filtrování vyšších módů, je nakonec dosaženo vysoce kvalitního výstupu základního módu s M² blížícím se 1.