Evoluzione tecnica dei laser a fibra ad alta potenza
Ottimizzazione dilaser a fibrastruttura
1, struttura della pompa luminosa spaziale
I primi laser a fibra utilizzavano principalmente l'uscita della pompa ottica,laserLa potenza di uscita è bassa, quindi è molto difficile migliorare rapidamente la potenza di uscita dei laser a fibra in un breve periodo di tempo. Nel 1999, la potenza di uscita del campo di ricerca e sviluppo dei laser a fibra ha superato per la prima volta i 10.000 watt. La struttura del laser a fibra si basa principalmente sull'uso del pompaggio ottico bidirezionale, formando un risonatore. L'efficienza di pendenza del laser a fibra ha raggiunto il 58,3%.
Tuttavia, sebbene l'uso della tecnologia di accoppiamento laser e luce a pompa in fibra per sviluppare laser in fibra possa migliorare efficacemente la potenza di uscita dei laser in fibra, allo stesso tempo esiste una complessità che non favorisce la costruzione del percorso ottico da parte della lente ottica; una volta che il laser deve essere spostato nel processo di costruzione del percorso ottico, anche il percorso ottico deve essere riaggiustato, il che limita l'ampia applicazione dei laser in fibra con struttura a pompa ottica.
2, struttura dell'oscillatore diretto e struttura MOPA
Con lo sviluppo dei laser a fibra, gli stripper di potenza per il rivestimento hanno gradualmente sostituito i componenti delle lenti, semplificando le fasi di sviluppo dei laser a fibra e migliorando indirettamente l'efficienza di manutenzione dei laser a fibra. Questa tendenza di sviluppo simboleggia la graduale praticità dei laser a fibra. La struttura a oscillatore diretto e la struttura MOPA sono le due strutture laser a fibra più comuni sul mercato. La struttura a oscillatore diretto prevede che il reticolo selezioni la lunghezza d'onda durante il processo di oscillazione e quindi la emetta in uscita, mentre la MOPA utilizza la lunghezza d'onda selezionata dal reticolo come luce seed, che viene amplificata dall'amplificatore di primo livello, migliorando in una certa misura anche la potenza di uscita del laser a fibra. Per lungo tempo, i laser a fibra con struttura MPOA sono stati utilizzati come struttura preferita per i laser a fibra ad alta potenza. Tuttavia, studi successivi hanno scoperto che l'elevata potenza di uscita in questa struttura può facilmente portare all'instabilità della distribuzione spaziale all'interno del laser a fibra e che la luminosità del laser in uscita ne risentirà in una certa misura, il che ha un impatto diretto anche sull'effetto dell'elevata potenza di uscita.
Con lo sviluppo della tecnologia di pompaggio
La lunghezza d'onda di pompaggio del primo laser a fibra drogato con itterbio è solitamente di 915 nm o 975 nm, ma queste due lunghezze d'onda di pompaggio corrispondono ai picchi di assorbimento degli ioni di itterbio, per cui è chiamato pompaggio diretto. Il pompaggio diretto non è stato ampiamente utilizzato a causa della perdita quantica. La tecnologia di pompaggio in banda è un'estensione della tecnologia di pompaggio diretto, in cui la lunghezza d'onda tra la lunghezza d'onda di pompaggio e la lunghezza d'onda di trasmissione è simile e il tasso di perdita quantica del pompaggio in banda è inferiore a quello del pompaggio diretto.
Laser a fibra ad alta potenzacollo di bottiglia nello sviluppo tecnologico
Sebbene i laser a fibra abbiano un elevato valore applicativo nei settori militare, medico e in altri settori, la Cina ha promosso l'ampia applicazione dei laser a fibra attraverso quasi 30 anni di ricerca e sviluppo tecnologico. Tuttavia, se si desidera che i laser a fibra possano erogare una potenza maggiore, esistono ancora molti colli di bottiglia nella tecnologia esistente. Ad esempio, se la potenza di uscita del laser a fibra possa raggiungere i 36,6 kW monomodali a fibra singola; l'influenza della potenza di pompaggio sulla potenza di uscita del laser a fibra; l'influenza dell'effetto lente termica sulla potenza di uscita del laser a fibra.
Inoltre, la ricerca sulla tecnologia laser a fibra ad alta potenza dovrebbe considerare anche la stabilità della modalità trasversale e l'effetto di oscuramento dei fotoni. Attraverso l'indagine, è chiaro che il fattore di influenza dell'instabilità della modalità trasversale è il riscaldamento della fibra, e l'effetto di oscuramento dei fotoni si riferisce principalmente al fatto che quando il laser a fibra eroga continuamente centinaia di watt o diversi kilowatt di potenza, la potenza in uscita mostrerà una rapida tendenza al declino, e vi è un certo grado di limitazione all'elevata potenza continua erogata dal laser a fibra.
Sebbene le cause specifiche dell'effetto di oscuramento dei fotoni non siano state ancora chiaramente definite, la maggior parte delle persone ritiene che il difetto del centro di ossigeno e l'assorbimento del trasferimento di carica possano causare l'effetto di oscuramento dei fotoni. Per inibire l'effetto di oscuramento dei fotoni, vengono proposti i seguenti metodi: alluminio, fosforo, ecc., per evitare l'assorbimento del trasferimento di carica, quindi la fibra attiva ottimizzata viene testata e applicata; lo standard specifico prevede il mantenimento di una potenza di 3 kW per diverse ore e di una potenza di 1 kW stabile per 100 ore.
Data di pubblicazione: 04-12-2023