Didelės galios skaidulinių lazerių techninė raida

Didelės galios skaidulinių lazerių techninė raida

Optimizavimaspluošto lazerisstruktūra

1, erdvės šviesos siurblio konstrukcija

Ankstyvieji pluošto lazeriai dažniausiai naudojo optinio siurblio išėjimą,lazerisišėjimo, jo išėjimo galia yra maža, norint greitai pagerinti skaidulinių lazerių išėjimo galią per trumpą laiką, kyla didesnių sunkumų. 1999 m. skaidulinio lazerio tyrimų ir plėtros lauko išėjimo galia pirmą kartą nutrūko 10 000 vatų, skaidulinio lazerio struktūroje daugiausia naudojamas optinis dvikryptis siurbimas, formuojantis rezonatorius, tiriant pluošto nuolydžio efektyvumą. lazeriu pasiekė 58,3 proc.
Tačiau, nors pluošto siurblio šviesos ir lazerio sujungimo technologijos naudojimas pluoštiniams lazeriams kurti gali veiksmingai pagerinti pluoštinių lazerių išėjimo galią, tačiau tuo pat metu yra sudėtingumo, dėl kurio optinis lęšis nepadeda sukurti optinio kelio, kai tiesiant optinį kelią reikia perkelti lazerį, optinį kelią taip pat reikia iš naujo sureguliuoti, o tai riboja platų optinio siurblio struktūros skaidulinių lazerių taikymą.

2, tiesioginio generatoriaus struktūra ir MOPA struktūra

Tobulėjant šviesolaidiniams lazeriams, apvalkalo galios nuėmikliai palaipsniui pakeitė lęšių komponentus, supaprastindami pluoštinių lazerių kūrimo etapus ir netiesiogiai pagerindami skaidulinių lazerių priežiūros efektyvumą. Ši plėtros tendencija simbolizuoja laipsnišką šviesolaidinių lazerių praktiškumą. Tiesioginio osciliatoriaus struktūra ir MOPA struktūra yra dvi labiausiai paplitusios pluoštinių lazerių struktūros rinkoje. Tiesioginio osciliatoriaus struktūra yra tokia, kad gardelė parenka bangos ilgį virpesių metu, o tada išveda pasirinktą bangos ilgį, o MOPA naudoja grotelių pasirinktą bangos ilgį kaip pradinę šviesą, o pradinė šviesa sustiprinama veikiant pirmajam. -lygio stiprintuvas, todėl šviesolaidinio lazerio išėjimo galia taip pat bus tam tikru mastu pagerinta. Ilgą laiką pluoštiniai lazeriai su MPOA struktūra buvo naudojami kaip pageidaujama didelės galios pluošto lazerių struktūra. Tačiau vėlesni tyrimai parodė, kad didelės galios išvestis šioje struktūroje lengvai sukelia erdvinio pasiskirstymo skaidulinio lazerio viduje nestabilumą, o išėjimo lazerio ryškumas bus tam tikru mastu paveiktas, o tai taip pat turi tiesioginį poveikį. dėl didelės galios išvesties efekto.

Tobulėjant siurbimo technologijai

Ankstyvojo iterbiu legiruoto pluoštinio lazerio siurbimo bangos ilgis paprastai yra 915 nm arba 975 nm, tačiau šie du siurbimo bangos ilgiai yra iterbio jonų sugerties smailės, todėl tai vadinama tiesioginiu siurbimu, tiesioginis siurbimas nebuvo plačiai naudojamas dėl kvantinių nuostolių. Juostos siurbimo technologija yra tiesioginio siurbimo technologijos išplėtimas, kai bangos ilgis tarp siurbimo bangos ilgio ir perdavimo bangos ilgio yra panašus, o siurbimo juostoje kvantinių nuostolių greitis yra mažesnis nei tiesioginio siurbimo.

Didelės galios skaidulinis lazeristechnologijų plėtros kliūtis

Nors šviesolaidiniai lazeriai turi didelę taikymo vertę karinėje, medicinos ir kitose pramonės šakose, Kinija skatino platų pluoštinių lazerių taikymą beveik 30 metų technologijų tyrimų ir plėtros metu, tačiau jei norite, kad skaiduliniai lazeriai galėtų išgauti didesnę galią, vis dar yra daug esamos technologijos kliūčių. Pavyzdžiui, ar skaidulinio lazerio išėjimo galia gali siekti vieno pluošto vienmodį 36,6KW; Siurbimo galios įtaka pluoštinio lazerio išėjimo galiai; Šiluminio lęšio poveikio įtaka skaidulinio lazerio išėjimo galiai.

Be to, tiriant didesnės galios šviesolaidinio lazerio išėjimo technologiją taip pat reikėtų atsižvelgti į skersinio režimo stabilumą ir fotonų tamsinimo efektą. Atlikus tyrimą paaiškėjo, kad skersinio režimo nestabilumo įtakos veiksnys yra pluošto kaitinimas, o fotonų tamsėjimo efektas daugiausia reiškia tai, kad kai pluošto lazeris nuolat išveda šimtus vatų arba kelis kilovatus galios, išėjimo galia parodys sparti mažėjimo tendencija ir tam tikras nepertraukiamos didelės šviesolaidinio lazerio galios ribojimas.

Nors konkrečios fotonų tamsėjimo efekto priežastys šiuo metu nėra aiškiai apibrėžtos, dauguma žmonių mano, kad deguonies defektų centras ir krūvio perdavimo absorbcija gali sukelti fotonų tamsėjimo efektą. Atsižvelgiant į šiuos du veiksnius, siūlomi šie fotonų tamsinimo efekto slopinimo būdai. Pavyzdžiui, aliuminis, fosforas ir kt., Kad būtų išvengta įkrovos perdavimo absorbcijos, o tada optimizuotas aktyvusis pluoštas yra išbandytas ir taikomas, specifinis standartas yra išlaikyti 3 kW galią keletą valandų ir išlaikyti 1 KW stabilią galią 100 valandų.