Didelės galios skaidulinių lazerių techninė evoliucija

Didelės galios skaidulinių lazerių techninė evoliucija

Optimizavimaspluošto lazerisstruktūra

1, kosminio apšvietimo siurblio konstrukcija

Ankstyvieji pluošto lazeriai dažniausiai naudojo optinio siurblio išvestį,lazerisDėl mažos išėjimo galios skaidulinių lazerių išėjimo galią per trumpą laiką padidinti yra didesnių sunkumų. 1999 m. skaidulinių lazerių tyrimų ir plėtros srityje išėjimo galia pirmą kartą viršijo 10 000 vatų, skaidulinių lazerių struktūroje daugiausia naudojamas optinis dvikryptis pumpavimas, suformuojant rezonatorių, o skaidulinių lazerių nuolydžio efektyvumo tyrimai parodė, kad jis pasiekė 58,3 %.
Nors pluošto siurblio šviesos ir lazerio sujungimo technologijų naudojimas pluošto lazeriams kurti gali efektyviai pagerinti pluošto lazerių išėjimo galią, tuo pačiu metu yra sudėtingumas, kuris nepadeda optiniam lęšiui sukurti optinio kelio. Kai lazeris turi būti perkeltas kuriant optinį kelią, reikia iš naujo sureguliuoti ir optinį kelią, o tai riboja platų optinių siurblio struktūros pluošto lazerių taikymą.

2, tiesioginio osciliatoriaus struktūra ir MOPA struktūra

Tobulėjant šviesolaidiniams lazeriams, apvalkalo galios nuėmikliai palaipsniui pakeitė lęšių komponentus, supaprastindami šviesolaidinių lazerių kūrimo etapus ir netiesiogiai pagerindami šviesolaidinių lazerių priežiūros efektyvumą. Ši plėtros tendencija simbolizuoja laipsnišką šviesolaidinių lazerių praktiškumą. Tiesioginio osciliatoriaus struktūra ir MOPA struktūra yra dvi labiausiai paplitusios šviesolaidinių lazerių struktūros rinkoje. Tiesioginio osciliatoriaus struktūra yra tokia, kad gardelė osciliacijos metu pasirenka bangos ilgį ir tada išveda pasirinktą bangos ilgį, o MOPA naudoja gardelės pasirinktą bangos ilgį kaip užsėjimo šviesą, o užsėjimo šviesa yra sustiprinama veikiant pirmojo lygio stiprintuvui, todėl šviesolaidinio lazerio išėjimo galia taip pat tam tikru mastu pagerėja. Ilgą laiką šviesolaidiniai lazeriai su MPOA struktūra buvo naudojami kaip pageidaujama struktūra didelės galios šviesolaidiniams lazeriams. Tačiau vėlesni tyrimai parodė, kad didelė išėjimo galia šioje struktūroje lengvai sukelia erdvinio pasiskirstymo nestabilumą šviesolaidinio lazerio viduje, o išėjimo lazerio ryškumas tam tikru mastu paveikiamas, o tai taip pat tiesiogiai veikia didelės galios išėjimo efektą.

Tobulėjant siurbimo technologijoms

Ankstyvojo iterbio legiruoto pluošto lazerio kaupinimo bangos ilgis paprastai būna 915 nm arba 975 nm, tačiau šie du kaupinimo bangos ilgiai yra iterbio jonų sugerties pikai, todėl jis vadinamas tiesioginiu kaupinimu, kuris nebuvo plačiai naudojamas dėl kvantinių nuostolių. Juostos viduje kaupinimo technologija yra tiesioginio kaupinimo technologijos išplėtimas, kai bangos ilgis tarp kaupinimo bangos ilgio ir perdavimo bangos ilgio yra panašus, o juostos viduje kaupinimo kvantinių nuostolių greitis yra mažesnis nei tiesioginio kaupinimo.

Didelės galios pluošto lazeristechnologijų plėtros kliūtis

Nors skaiduliniai lazeriai yra labai vertingi karinėje, medicinos ir kitose pramonės šakose, Kinija per beveik 30 metų trukusius technologijų tyrimus ir plėtrą skatino platų skaidulinių lazerių taikymą, tačiau norint, kad skaiduliniai lazeriai galėtų išgauti didesnę galią, esamose technologijose vis dar yra daug kliūčių. Pavyzdžiui, ar skaidulinio lazerio išėjimo galia gali pasiekti 36,6 kW vieno pluošto vieno režimo galią; kaupinimo galios įtaka skaidulinio lazerio išėjimo galiai; terminio lęšio efekto įtaka skaidulinio lazerio išėjimo galiai.

Be to, tiriant didesnės galios šviesolaidinio lazerio technologiją, reikėtų atsižvelgti ir į skersinės modos stabilumą bei fotonų tamsėjimo efektą. Atlikus tyrimą paaiškėjo, kad skersinės modos nestabilumo įtakos veiksnys yra pluošto įkaitimas, o fotonų tamsėjimo efektas daugiausia susijęs su tuo, kad kai šviesolaidinis lazeris nuolat tiekia šimtus vatų arba kelis kilovatus galios, išėjimo galia sparčiai mažėja, o nuolatinė didelė šviesolaidinio lazerio galia yra tam tikru mastu ribojama.

Nors konkrečios fotonų tamsėjimo efekto priežastys šiuo metu nėra aiškiai apibrėžtos, dauguma žmonių mano, kad deguonies defektų centras ir krūvio pernašos absorbcija gali sukelti fotonų tamsėjimo efektą. Atsižvelgiant į šiuos du veiksnius, siūlomi šie būdai, kaip slopinti fotonų tamsėjimo efektą. Pavyzdžiui, aliuminis, fosforas ir kt., siekiant išvengti krūvio pernašos absorbcijos, o tada išbandomas ir pritaikomas optimizuotas aktyvusis pluoštas, konkretus standartas yra palaikyti 3 kW galią kelias valandas ir išlaikyti stabilią 1 kW galią 100 valandų.