Composizione del sistema laser a fibra ad alta potenza

Composizione del sistema laser a fibra ad alta potenza
1、 Composizione del sistema
Il laser a fibra ad alta potenza è costituito da quattro parti: sorgente di pompaggio, combinatore di pompaggio, fibra di guadagno e testa di uscita laser.
1.1 Sorgente di pompaggio: La potenza di uscita di un singolo chip laser è di soli 10W~50W e, a seconda delle esigenze, verranno integrati e confezionati da 6 a 50 chip; se il numero di chip è elevato, la combinazione spaziale del fascio e la combinazione polarizzata del fascio verranno combinate per aumentare la potenza. La potenza di una singola sorgente di pompaggio varia da decine a centinaia di watt e, per raggiungere una potenza di uscita di livello kilowatt, è necessario collegare in serie più di 10 sorgenti di pompaggio (come nel caso del laser Ruike, che utilizza una combinazione di 11 sorgenti di pompaggio).
1.2 Combinatore di pompe: Realizzato tramite tecnologia di giunzione a fusione di fibre, più moduli di pompa sono accoppiati otticamente nella stessa fibra.
1.3 Fibra di guadagno: con una lunghezza che spesso supera i 30 metri, viene avvolta e fissata sulla piastra di dissipazione del calore, spesso utilizzando una struttura a doppio rivestimento drogata con ittrio: diametro del nucleo di 10-20 μm, guida d'onda monomodale/a pochi modi, drogata con ioni di ittrio; il diametro del rivestimento interno raggiunge i 400 μm ed è utilizzato per trasmettere la luce di pompaggio multimodale.
1.4 Testa di uscita laser: responsabile dell'uscita laser finale e può essere collegata ad apparecchiature di elaborazione tramite un'interfaccia standard.
2. Principio di funzionamento fondamentale
2.1 Risonatore per amplificazione ottica: composto da una coppia di reticoli di Bragg in fibra (FBG): un reticolo ad alta riflettività (riflettività > 99%) riflette la luce della lunghezza d'onda target (ad esempio 1080 nm) verso la fibra di guadagno; il reticolo accoppiato in uscita (riflettività 10% ~ 50%) riflette parzialmente per mantenere l'oscillazione e trasmette parzialmente per formare l'uscita. La luce di pompaggio eccita gli ioni di itterbio per produrre emissione spontanea e i fotoni che soddisfano i requisiti di lunghezza d'onda vengono ripetutamente amplificati tra i reticoli, formando infine un'uscita laser stabile.
2.2 La selezione della modalità garantisce la qualità del fascio: da un lato, basandosi sulla limitazione della guida d'onda dello strato centrale di piccolo diametro, è consentita solo la trasmissione a bassa perdita della modalità fondamentale; dall'altro, sfruttando l'elevata sovrapposizione tra la modalità fondamentale e il mezzo di guadagno (ioni di itterbio), nonché le elevate caratteristiche di perdita delle modalità di ordine superiore, combinate con la progettazione della curvatura della fibra per filtrare ulteriormente le modalità di ordine superiore, si ottiene infine un'uscita di modalità fondamentale di alta qualità con M² prossimo a 1.