Evolução técnica dos lasers de fibra de alta potência

Evolução técnica dos lasers de fibra de alta potência

Otimização delaser de fibraestrutura

1, estrutura da bomba de luz espacial

Os primeiros lasers de fibra usavam principalmente saída de bomba óptica,lasersaída, sua potência de saída é baixa, para melhorar rapidamente a potência de saída dos lasers de fibra em um curto período de tempo há uma dificuldade maior. Em 1999, a potência de saída do campo de pesquisa e desenvolvimento de laser de fibra quebrou 10.000 watts pela primeira vez, a estrutura do laser de fibra é principalmente o uso de bombeamento óptico bidirecional, formando um ressonador, com a investigação da eficiência de inclinação da fibra laser atingiu 58,3%.
No entanto, embora o uso de luz de bomba de fibra e tecnologia de acoplamento de laser para desenvolver lasers de fibra possa efetivamente melhorar a potência de saída dos lasers de fibra, mas ao mesmo tempo há complexidade, o que não conduz à lente óptica para construir o caminho óptico, uma vez que o laser precisa ser movido no processo de construção do caminho óptico, então o caminho óptico também precisa ser reajustado, o que limita a ampla aplicação de lasers de fibra com estrutura de bomba óptica.

2, estrutura de oscilador direto e estrutura MOPA

Com o desenvolvimento dos lasers de fibra, os decapantes de revestimento substituíram gradualmente os componentes das lentes, simplificando as etapas de desenvolvimento dos lasers de fibra e melhorando indiretamente a eficiência de manutenção dos lasers de fibra. Esta tendência de desenvolvimento simboliza a praticidade gradual dos lasers de fibra. A estrutura do oscilador direto e a estrutura MOPA são as duas estruturas mais comuns de lasers de fibra no mercado. A estrutura do oscilador direto é que a grade seleciona o comprimento de onda no processo de oscilação e, em seguida, emite o comprimento de onda selecionado, enquanto o MOPA usa o comprimento de onda selecionado pela grade como a luz semente, e a luz semente é amplificada sob a ação do primeiro amplificador de nível, de modo que a potência de saída do laser de fibra também será melhorada até certo ponto. Por um longo período de tempo, lasers de fibra com estrutura MPOA têm sido usados ​​como estrutura preferida para lasers de fibra de alta potência. No entanto, estudos subsequentes descobriram que a saída de alta potência nesta estrutura é fácil de levar à instabilidade da distribuição espacial dentro do laser de fibra, e o brilho do laser de saída será afetado até certo ponto, o que também tem um impacto direto no efeito de saída de alta potência.

Com o desenvolvimento da tecnologia de bombeamento

O comprimento de onda de bombeamento do laser de fibra dopado com itérbio inicial é geralmente 915 nm ou 975 nm, mas esses dois comprimentos de onda de bombeamento são os picos de absorção de íons de itérbio, por isso é chamado de bombeamento direto, o bombeamento direto não tem sido amplamente utilizado por causa da perda quântica. A tecnologia de bombeamento em banda é uma extensão da tecnologia de bombeamento direto, na qual o comprimento de onda entre o comprimento de onda de bombeamento e o comprimento de onda de transmissão é semelhante, e a taxa de perda quântica do bombeamento em banda é menor do que a do bombeamento direto.

Laser de fibra de alta potênciagargalo no desenvolvimento de tecnologia

Embora os lasers de fibra tenham alto valor de aplicação nas indústrias militar, médica e outras, a China promoveu a ampla aplicação de lasers de fibra através de quase 30 anos de pesquisa e desenvolvimento tecnológico, mas se você quiser fazer com que os lasers de fibra possam produzir maior potência, ainda existem muitos gargalos na tecnologia existente. Por exemplo, se a potência de saída do laser de fibra pode atingir 36,6 kW de modo único de fibra única; A influência da potência de bombeamento na potência de saída do laser de fibra; A influência do efeito da lente térmica na potência de saída do laser de fibra.

Além disso, a pesquisa de tecnologia de maior potência de laser de fibra também deve considerar a estabilidade do modo transversal e do efeito de escurecimento do fóton. Através da investigação, fica claro que o fator de influência da instabilidade do modo transversal é o aquecimento da fibra, e o efeito de escurecimento do fóton refere-se principalmente ao fato de que quando o laser de fibra produz continuamente centenas de watts ou vários quilowatts de potência, a potência de saída mostrará um tendência de declínio rápido e há um certo grau de limitação na saída contínua de alta potência do laser de fibra.

Embora as causas específicas do efeito de escurecimento de fótons não tenham sido claramente definidas no momento, a maioria das pessoas acredita que o centro do defeito de oxigênio e a absorção de transferência de carga podem levar à ocorrência do efeito de escurecimento de fótons. Sobre esses dois fatores, são propostas as seguintes maneiras de inibir o efeito de escurecimento dos fótons. Como alumínio, fósforo, etc., de modo a evitar a absorção de transferência de carga e, em seguida, a fibra ativa otimizada é testada e aplicada, o padrão específico é manter a potência de saída de 3KW por várias horas e manter a potência de saída estável de 1KW por 100 horas.