Teknisk utveckling av högeffektsfiberlasrar

Teknisk utveckling av högeffektsfiberlasrar

Optimering avfiberlaserstrukturera

1, rymdljuspumpsstruktur

Tidiga fiberlasrar använde mestadels optisk pumputgång,laserUtgångseffekten är låg, vilket gör det svårare att snabbt förbättra fiberlasrarnas uteffekt på kort tid. År 1999 nådde forsknings- och utvecklingsområdet för fiberlasrar för första gången 10 000 watt. Fiberlaserns struktur använder huvudsakligen optisk dubbelriktad pumpning, vilket bildar en resonator, och undersökningen av fiberlaserns lutningseffektivitet nådde 58,3 %.
Även om användningen av fiberpumpljus och laserkopplingsteknik för att utveckla fiberlasrar effektivt kan förbättra fiberlasrarnas uteffekt, finns det samtidigt komplexitet, vilket inte bidrar till att den optiska linsen bygger den optiska vägen. När lasern behöver flyttas i processen att bygga den optiska vägen måste den optiska vägen också justeras, vilket begränsar den breda tillämpningen av fiberlasrar med optisk pumpstruktur.

2, direkt oscillatorstruktur och MOPA-struktur

Med utvecklingen av fiberlasrar har mantelspolare gradvis ersatt linskomponenterna, vilket förenklar utvecklingsstegen för fiberlasrar och indirekt förbättrar underhållseffektiviteten hos fiberlasrar. Denna utvecklingstrend symboliserar fiberlasrarnas gradvisa praktiska användning. Direktoscillatorstruktur och MOPA-struktur är de två vanligaste strukturerna för fiberlasrar på marknaden. Direktoscillatorstrukturen är att gittret väljer våglängden i oscillationsprocessen och sedan matar ut den valda våglängden, medan MOPA använder den våglängd som väljs av gittret som fröljus, och fröljuset förstärks under inverkan av förstanivåförstärkaren, så att fiberlaserns uteffekt också kommer att förbättras i viss utsträckning. Under en lång tid har fiberlasrar med MPOA-struktur använts som den föredragna strukturen för högeffektsfiberlasrar. Efterföljande studier har dock funnit att högeffektutgången i denna struktur lätt leder till instabilitet i den rumsliga fördelningen inuti fiberlasern, och utgående laserljusstyrka kommer att påverkas i viss utsträckning, vilket också har en direkt inverkan på högeffektutgångseffekten.

Med utvecklingen av pumpteknik

Pumpvåglängden för den tidiga ytterbiumdopade fiberlasern är vanligtvis 915 nm eller 975 nm, men dessa två pumpvåglängder är absorptionstopparna för ytterbiumjoner, så det kallas direktpumpning. Direktpumpning har inte använts i stor utsträckning på grund av kvantförlusten. Inbandspumpningsteknik är en utvidgning av direktpumpningstekniken, där våglängden mellan pumpvåglängden och den sändande våglängden är likartad, och kvantförlusthastigheten för inbandspumpning är mindre än för direktpumpning.

Högeffektsfiberlaserflaskhals i teknikutveckling

Även om fiberlasrar har ett högt tillämpningsvärde inom militär, medicinsk och annan industri, har Kina främjat en bred tillämpning av fiberlasrar genom nästan 30 års teknisk forskning och utveckling. Men om man vill att fiberlasrar ska kunna ge ut högre effekt finns det fortfarande många flaskhalsar i den befintliga tekniken. Till exempel, huruvida fiberlaserns uteffekt kan nå en enda fibermod på 36,6 kW; inverkan av pumpeffekt på fiberlaserns uteffekt; inverkan av termisk linseffekt på fiberlaserns uteffekt.

Dessutom bör forskningen kring fiberlaserteknik med högre effekt även beakta stabiliteten i transversellt läge och fotonförmörkningseffekten. Genom undersökningen är det tydligt att den inflytande faktorn för transversell modinstabilitet är fiberuppvärmningen, och fotonförmörkningseffekten hänvisar huvudsakligen till att när fiberlasern kontinuerligt matar ut hundratals watt eller flera kilowatt effekt, kommer uteffekten att visa en snabb nedgångstrend, och det finns en viss grad av begränsning på fiberlaserns kontinuerliga höga effekt.

Även om de specifika orsakerna till fotonförmörkningseffekten inte har definierats tydligt för närvarande, tror de flesta att syrefelcentrum och absorption av laddningsöverföring kan leda till uppkomsten av fotonförmörkningseffekten. Baserat på dessa två faktorer föreslås följande sätt att hämma fotonförmörkningseffekten. Såsom aluminium, fosfor etc., för att undvika absorption av laddningsöverföring, och sedan testas och appliceras den optimerade aktiva fibern, är den specifika standarden att bibehålla 3 kW effekt i flera timmar och bibehålla 1 kW effektstabil effekt i 100 timmar.