Composição do sistema de laser de fibra de alta potência

Composição do sistema de laser de fibra de alta potência
1. Composição do sistema
O laser de fibra de alta potência consiste em quatro partes: fonte de bombeamento, combinador de bombeamento, fibra de ganho e cabeçote de saída do laser.
1.1 Fonte de bombeamento: A potência de saída de um único chip laser é de apenas 10W a 50W, e de 6 a 50 chips podem ser integrados e encapsulados de acordo com a demanda; se houver um grande número de chips, a combinação espacial de feixes e a combinação de feixes polarizados serão utilizadas para aumentar a potência. A potência de uma única fonte de bombeamento varia de dezenas a centenas de watts, e para atingir uma potência de saída em nível de quilowatt, mais de 10 fontes de bombeamento precisam ser conectadas em série (como o laser Ruike, que utiliza uma combinação de 11 fontes de bombeamento).
1.2 Combinador de bomba: Produzido através da tecnologia de fusão de fibra óptica, múltiplos módulos de bomba são acoplados opticamente na mesma fibra.
1.3 Fibra de ganho: com um comprimento que frequentemente ultrapassa 30 metros, ela é enrolada e fixada na placa de dissipação de calor, geralmente utilizando uma estrutura de revestimento duplo dopada com itérbio: diâmetro do núcleo de 10-20 μm, guia de onda monomodo/poucos modos, dopada com íons de itérbio; o diâmetro do revestimento interno atinge 400 μm e é usado para transmitir luz de bombeamento multimodo.
1.4 Cabeçote de Saída do Laser: Responsável pela saída final do laser e pode ser conectado a equipamentos de processamento através de uma interface padrão.
2. Princípio de funcionamento básico
2.1 Ressonador para amplificação óptica: composto por um par de grades de Bragg em fibra (FBGs): uma grade de alta refletividade (refletividade > 99%) reflete a luz do comprimento de onda alvo (como 1080 nm) de volta para a fibra de ganho; a grade de saída acoplada (refletividade de 10% a 50%) reflete parcialmente para manter a oscilação e transmite parcialmente para formar a saída. A luz de bombeamento excita os íons de itérbio para produzir emissão espontânea, e os fótons que atendem aos requisitos de comprimento de onda são amplificados repetidamente entre as grades, formando, em última análise, uma saída de laser estável.
2.2 A seleção de modo garante a qualidade do feixe: Por um lado, devido à limitação do guia de ondas com a camada central de pequeno diâmetro, apenas a transmissão do modo fundamental, com baixa perda, é permitida; por outro lado, utilizando a alta sobreposição entre o modo fundamental e o meio de ganho (íons de itérbio), bem como as características de alta perda dos modos de ordem superior, combinadas com o projeto de curvatura da fibra para filtrar ainda mais os modos de ordem superior, obtém-se, em última análise, uma saída de modo fundamental de alta qualidade com M² próximo de 1.