Sự phát triển kỹ thuật của laser sợi quang công suất cao

Sự phát triển kỹ thuật của laser sợi quang công suất cao

Tối ưu hóatia laser sợikết cấu

1, cấu trúc bơm ánh sáng không gian

Laser sợi quang ban đầu chủ yếu sử dụng đầu ra bơm quang,tia lazeđầu ra, công suất đầu ra của nó thấp, để nhanh chóng cải thiện công suất đầu ra của laser sợi quang trong một khoảng thời gian ngắn thì khó khăn lớn hơn. Năm 1999, công suất đầu ra của lĩnh vực nghiên cứu và phát triển laser sợi quang lần đầu tiên đạt 10.000 watt, cấu trúc của laser sợi quang chủ yếu là sử dụng bơm quang hai chiều, tạo thành bộ cộng hưởng, đồng thời nghiên cứu hiệu suất độ dốc của sợi quang laser đạt 58,3%.
Tuy nhiên, mặc dù việc sử dụng ánh sáng bơm sợi quang và công nghệ ghép laser để phát triển laser sợi quang có thể cải thiện hiệu quả công suất đầu ra của laser sợi quang, nhưng đồng thời cũng có tính phức tạp, không có lợi cho ống kính quang học xây dựng đường quang, Một khi tia laser cần được di chuyển trong quá trình xây dựng đường dẫn quang, thì đường dẫn quang cũng cần được điều chỉnh lại, điều này hạn chế ứng dụng rộng rãi của laser sợi quang cấu trúc bơm quang.

2, cấu trúc dao động trực tiếp và cấu trúc MOPA

Với sự phát triển của laser sợi quang, bộ tháo gỡ năng lượng vỏ bọc đã dần thay thế các thành phần thấu kính, đơn giản hóa các bước phát triển của laser sợi quang và gián tiếp cải thiện hiệu quả bảo trì của laser sợi quang. Xu hướng phát triển này tượng trưng cho tính thực tiễn dần dần của laser sợi quang. Cấu trúc dao động trực tiếp và cấu trúc MOPA là hai cấu trúc phổ biến nhất của laser sợi quang trên thị trường. Cấu trúc của bộ dao động trực tiếp là cách tử chọn bước sóng trong quá trình dao động, sau đó phát ra bước sóng đã chọn, trong khi MOPA sử dụng bước sóng được cách tử chọn làm ánh sáng hạt giống và ánh sáng hạt giống được khuếch đại dưới tác động của bước sóng đầu tiên. -bộ khuếch đại mức, do đó công suất đầu ra của laser sợi quang cũng sẽ được cải thiện ở một mức độ nhất định. Trong một thời gian dài, laser sợi quang có cấu trúc MPOA đã được sử dụng làm cấu trúc ưa thích cho laser sợi quang công suất cao. Tuy nhiên, các nghiên cứu tiếp theo đã phát hiện ra rằng công suất đầu ra cao trong cấu trúc này dễ dẫn đến sự mất ổn định của sự phân bố không gian bên trong laser sợi quang và độ sáng của laser đầu ra sẽ bị ảnh hưởng ở một mức độ nhất định, điều này cũng có tác động trực tiếp. về hiệu ứng đầu ra công suất cao.

Với sự phát triển của công nghệ bơm

Bước sóng bơm của laser sợi quang pha tạp ytterbium đời đầu thường là 915nm hoặc 975nm, nhưng hai bước sóng bơm này là đỉnh hấp thụ của ion ytterbium nên gọi là bơm trực tiếp, bơm trực tiếp chưa được sử dụng rộng rãi vì mất lượng tử. Công nghệ bơm trong băng tần là sự mở rộng của công nghệ bơm trực tiếp, trong đó bước sóng giữa bước sóng bơm và bước sóng truyền là tương tự nhau và tốc độ tổn thất lượng tử của bơm trong băng tần nhỏ hơn so với bơm trực tiếp.

Laser sợi quang công suất caonút thắt phát triển công nghệ

Mặc dù laser sợi quang có giá trị ứng dụng cao trong quân sự, y tế và các ngành công nghiệp khác, Trung Quốc đã thúc đẩy ứng dụng rộng rãi laser sợi quang trong gần 30 năm nghiên cứu và phát triển công nghệ, nhưng nếu bạn muốn chế tạo ra laser sợi quang có thể tạo ra công suất cao hơn thì vẫn còn nhiều hạn chế. nhiều điểm nghẽn trong công nghệ hiện có. Ví dụ: liệu công suất đầu ra của laser sợi quang có thể đạt tới chế độ đơn sợi quang 36,6KW hay không; Ảnh hưởng của công suất bơm đến công suất đầu ra của laser sợi quang; Ảnh hưởng của hiệu ứng thấu kính nhiệt đến công suất đầu ra của laser sợi quang.

Ngoài ra, việc nghiên cứu công nghệ đầu ra công suất cao hơn của laser sợi quang cũng cần xem xét tính ổn định của chế độ ngang và hiệu ứng làm tối photon. Qua điều tra, rõ ràng hệ số ảnh hưởng của sự mất ổn định chế độ ngang là sự nóng lên của sợi và hiệu ứng làm tối photon chủ yếu đề cập đến việc khi laser sợi quang liên tục tạo ra hàng trăm watt hoặc vài kilowatt công suất, công suất đầu ra sẽ hiển thị xu hướng suy giảm nhanh chóng và có một mức độ hạn chế nhất định đối với công suất cao liên tục của laser sợi quang.

Mặc dù hiện tại nguyên nhân cụ thể của hiệu ứng làm tối photon vẫn chưa được xác định rõ ràng, nhưng hầu hết mọi người đều tin rằng trung tâm khuyết tật oxy và sự hấp thụ chuyển điện tích có thể dẫn đến sự xuất hiện của hiệu ứng làm tối photon. Dựa trên hai yếu tố này, các cách sau được đề xuất để ức chế hiệu ứng làm tối photon. Chẳng hạn như nhôm, phốt pho, v.v., để tránh sự hấp thụ chuyển điện tích, sau đó thử nghiệm và áp dụng sợi hoạt động tối ưu, tiêu chuẩn cụ thể là duy trì công suất đầu ra 3KW trong vài giờ và duy trì công suất đầu ra ổn định 1KW trong 100 giờ.