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

Định hình chùm tia bằng cách sử dụng cùng bước sóng hoặc gần bước sóng củatia laserĐơn vị này là cơ sở của sự kết hợp nhiều chùm tia laser có bước sóng khác nhau. Trong đó, liên kết chùm tia không gian là việc 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. Máy bó sợi quang là một thiết bị sợi quang được chế tạo dựa trên công nghệ bó sợi quang hợp nhất hình côn (TFB). Thiết bị này bóc lớp phủ sợi quang của bó sợi quang, sau đó sắp xếp lại với nhau theo một cách nhất định, nung nóng ở nhiệt độ cao để làm tan chảy lớp phủ, đồng thời kéo căng bó sợi quang theo hướng ngược lại. Vùng gia nhiệt của sợi quang nóng chảy thành bó sợi quang hình nón hợp nhất. Sau khi cắt bỏ phần eo hình nón, hợp nhất đầu ra của hình nón với một sợi quang đầu ra. Công nghệ bó sợi quang có thể kết hợp nhiều bó sợi quang riêng lẻ thành một bó có đường kính lớn, do đó đạt được khả năng truyền tải công suất quang cao hơn. Hình 1 là sơ đồ nguyên lý củatia laser xanhcông nghệ sợi quang.

Kỹ thuật kết hợp chùm tia quang phổ sử dụng một phần tử tán xạ chip đơn để kết hợp đồng thời nhiều chùm tia laser có khoảng cách bước sóng thấp đến 0,1 nm. Nhiều chùm tia laser có bước sóng khác nhau được chiếu tới phần tử tán xạ 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 tán xạ, do đó chùm tia laser kết hợp chồng lên nhau ở trường gần và trường xa, công suất bằng tổng của các chùm tia đơn vị, và chất lượng chùm tia đồng nhất. Để thực hiện kết hợp chùm tia quang phổ khoảng cách hẹp, cách tử nhiễu xạ có độ tán xạ mạnh thường được sử dụng làm phần tử kết hợp chùm tia, hoặc cách tử 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.

Laser xanh và nguồn sáng tổng hợp của nó với 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 độ ổn định của quy trình sản xuất. Tỷ lệ hấp thụ của laser xanh đối với kim loại màu cao hơn từ vài lần đến hàng chục lần so với laser bước sóng gần hồng ngoại, đồng thời cải thiện hiệu suất của titan, niken, sắt và các kim loại khác ở một mức độ nhất định. Laser xanh công suất cao sẽ dẫn đầu sự chuyển đổi của sản xuất laser, và việc cải thiện độ sáng và giảm chi phí là xu hướng phát triển trong tương lai. Sản xuất bồi đắp, phủ và hàn kim loại màu sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn.

Ở giai đoạn độ sáng xanh thấp và chi phí cao, nguồn sáng hỗn hợp laser xanh và laser cận hồng ngoại 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 với điều kiện 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 laser độ sáng cao để hiện thực hóa nguồn laser bán dẫn xanh độ sáng cao hàng kilowatt, đồng thời khám phá công nghệ kết hợp chùm tia mới, có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Với sự gia tăng công suất và độ sáng của laser, 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.