Công nghệ bó sợi quang cải thiện công suất và độ sáng của tia laser bán dẫn màu xanh

Công nghệ bó sợi quang cải thiện công suất và độ sáng củalaser bán dẫn màu xanh

Tạo hình chùm tia bằng cách sử dụng cùng hoặc gần bước sóng củatia lazeđơn vị là cơ sở của sự kết hợp nhiều chùm tia laser có bước sóng khác nhau. Trong số đó, liên kết chùm tia không gian là xếp chồng nhiều chùm tia laser trong không gian để tăng công suất, nhưng có thể làm giảm chất lượng chùm tia. Bằng cách sử dụng đặc tính phân cực tuyến tính củalaser bán dẫn, công suất của hai chùm tia có hướng rung động vuông góc với nhau có thể tăng gần gấp đôi, trong khi chất lượng chùm tia vẫn không đổi. Bộ bó sợi là một thiết bị sợi được chế tạo trên cơ sở Bộ bó sợi quang hợp nhất hình nón (TFB). Nó là để tước một bó lớp phủ sợi quang, sau đó sắp xếp lại với nhau theo một cách nhất định, nung nóng ở nhiệt độ cao để làm tan chảy nó, trong khi kéo căng bó sợi quang theo hướng ngược lại, vùng gia nhiệt sợi quang tan chảy thành một bó sợi quang hình nón hợp nhất. Sau khi cắt bỏ eo hình nón, hợp nhất đầu ra hình nón với một sợi đầu ra. Công nghệ bó sợi có thể kết hợp nhiều bó sợi riêng lẻ thành một bó có đường kính lớn, do đó đạt được khả năng truyền công suất quang cao hơn. Hình 1 là sơ đồ nguyên lý củatia laser xanhcông nghệ sợi quang.

Kỹ thuật kết hợp chùm quang phổ sử dụng một phần tử phân tán chip đơn để kết hợp đồng thời nhiều chùm tia laser có khoảng cách bước sóng thấp tới 0,1 nm. Nhiều chùm tia laser có bước sóng khác nhau chiếu tới phần tử phân tán ở các góc khác nhau, chồng lên nhau tại phần tử, sau đó nhiễu xạ và phát ra theo cùng một hướng dưới tác động của sự phân tán, do đó chùm tia laser kết hợp chồng lên nhau ở trường gần và trường xa, công suất bằng tổng của các chùm đơn vị và chất lượng chùm tia là nhất quán. Để thực hiện kết hợp chùm quang phổ khoảng cách hẹp, mạng nhiễu xạ có độ phân tán mạnh thường được sử dụng làm phần tử kết hợp chùm tia hoặc mạng bề mặt kết hợp với chế độ phản hồi gương ngoài, không cần điều khiển độc lập phổ đơn vị laser, giúp giảm độ khó và chi phí.

Tia laser xanh và nguồn sáng tổng hợp của nó với tia laser hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàn kim loại màu và sản xuất bồi đắp, cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng và tính ổn định của quy trình sản xuất. Tỷ lệ hấp thụ của tia laser xanh đối với kim loại màu tăng lên gấp nhiều lần đến hàng chục lần so với tia laser bước sóng gần hồng ngoại và nó cũng cải thiện titan, niken, sắt và các kim loại khác ở một mức độ nhất định. Tia laser xanh công suất cao sẽ dẫn đầu sự chuyển đổi của sản xuất laser và cải thiện độ sáng và giảm chi phí là xu hướng phát triển trong tương lai. Sản xuất bồi đắp, ốp và hàn kim loại màu sẽ được sử dụng rộng rãi hơn.

Ở giai đoạn độ sáng xanh thấp và chi phí cao, nguồn sáng hỗn hợp laser xanh và laser hồng ngoại gần có thể cải thiện đáng kể hiệu suất chuyển đổi năng lượng của các nguồn sáng hiện có và tính ổn định của quy trình sản xuất theo tiền đề chi phí có thể kiểm soát được. Việc phát triển công nghệ kết hợp chùm tia quang phổ, giải quyết các vấn đề kỹ thuật và kết hợp công nghệ đơn vị laser độ sáng cao để hiện thực hóa nguồn laser bán dẫn màu xanh độ sáng cao kilowatt và khám phá công nghệ kết hợp chùm tia mới có ý nghĩa rất lớn. Với sự gia tăng công suất và độ sáng của laser, cho dù là nguồn sáng trực tiếp hay gián tiếp, laser xanh sẽ đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực quốc phòng và công nghiệp.