Technický vývoj vysokovýkonných vláknových laserů

Technický vývoj vysokovýkonných vláknových laserů

Optimalizacevláknový laserstruktura

1, struktura kosmického světla

Rané vláknové lasery většinou využívaly výstup optické pumpy,laservýstup, jeho výstupní výkon je nízký, pro rychlé zlepšení výstupního výkonu vláknových laserů v krátkém časovém období je větší obtíž. V roce 1999 výstupní výkon oblasti výzkumu a vývoje vláknového laseru poprvé prolomil 10 000 wattů, struktura vláknového laseru je především použití optického obousměrného čerpání, tvořícího rezonátor, se zkoumáním účinnosti sklonu vlákna laser dosáhl 58,3 %.
Ačkoli použití technologie vláknového čerpadla světla a technologie laserové vazby k vývoji vláknových laserů může účinně zlepšit výstupní výkon vláknových laserů, ale zároveň existuje složitost, která nevede k tomu, aby optická čočka vytvořila optickou cestu, jakmile je třeba laser přesunout v procesu budování optické dráhy, pak je také nutné znovu upravit optickou dráhu, což omezuje široké použití vláknových laserů se strukturou optické pumpy.

2, struktura přímého oscilátoru a struktura MOPA

S rozvojem vláknových laserů postupně nahrazovaly odstraňovače povlaků komponenty čoček, což zjednodušilo vývojové kroky vláknových laserů a nepřímo zlepšilo efektivitu údržby vláknových laserů. Tento vývojový trend symbolizuje postupnou praktičnost vláknových laserů. Struktura přímého oscilátoru a struktura MOPA jsou dvě nejběžnější struktury vláknových laserů na trhu. Struktura přímého oscilátoru spočívá v tom, že mřížka vybírá vlnovou délku v procesu oscilace a poté vydává zvolenou vlnovou délku, zatímco MOPA používá vlnovou délku zvolenou mřížkou jako zárodečné světlo a zárodečné světlo je zesíleno působením prvního -úrovňový zesilovač, takže se do určité míry zlepší i výstupní výkon vláknového laseru. Po dlouhou dobu byly vláknové lasery se strukturou MPOA používány jako preferovaná struktura pro vysoce výkonné vláknové lasery. Následné studie však zjistily, že vysoký výkon v této struktuře může snadno vést k nestabilitě prostorového rozložení uvnitř vláknového laseru a jas výstupního laseru bude do určité míry ovlivněn, což má také přímý dopad na efektu vysokého výkonu.

S rozvojem čerpací techniky

Čerpací vlnová délka raného ytterbiem dopovaného vláknového laseru je obvykle 915nm nebo 975nm, ale tyto dvě čerpací vlnové délky jsou absorpčními vrcholy ytterbiových iontů, takže se tomu říká přímé čerpání, přímé čerpání nebylo široce používáno kvůli kvantovým ztrátám. Technologie vnitropásmového čerpání je rozšířením technologie přímého čerpání, ve kterém je vlnová délka mezi čerpací vlnovou délkou a vysílací vlnovou délkou podobná a kvantová ztrátová rychlost vnitropásmového čerpání je menší než u přímého čerpání.

Vysoce výkonný vláknový laserúzké místo vývoje technologií

Přestože vláknové lasery mají vysokou aplikační hodnotu ve vojenském, lékařském a jiném průmyslu, Čína podporuje široké použití vláknových laserů prostřednictvím téměř 30 let technologického výzkumu a vývoje, ale pokud chcete, aby vláknové lasery dosahovaly vyššího výkonu, stále existují mnoho úzkých míst ve stávající technologii. Například zda výstupní výkon vláknového laseru může dosáhnout jednovláknového single-mode 36,6 kW; Vliv čerpacího výkonu na výstupní výkon vláknového laseru; Vliv tepelného účinku čočky na výstupní výkon vláknového laseru.

Kromě toho by výzkum technologie vyššího výkonu vláknového laseru měl také zvážit stabilitu příčného režimu a efekt ztmavení fotonů. Z průzkumu je jasné, že faktorem ovlivňujícím nestabilitu příčného režimu je zahřívání vlákna a efekt ztmavení fotonů se týká hlavně toho, že když vláknový laser nepřetržitě vydává stovky wattů nebo několik kilowattů výkonu, výstupní výkon bude vykazovat trend rychlého poklesu a existuje určitý stupeň omezení trvalého vysokého výkonu vláknového laseru.

Ačkoli konkrétní příčiny efektu ztmavnutí fotonů nebyly v současnosti jasně definovány, většina lidí se domnívá, že centrum defektu kyslíku a absorpce přenosu náboje mohou vést k efektu ztmavení fotonů. Na základě těchto dvou faktorů jsou navrženy následující způsoby inhibice efektu ztmavení fotonů. Jako hliník, fosfor atd., aby se zabránilo absorpci přenosu náboje a poté je testováno a aplikováno optimalizované aktivní vlákno, specifickým standardem je udržovat výkon 3KW po několik hodin a udržovat stabilní výkon 1KW po dobu 100 hodin.