Τεχνική εξέλιξη των λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος

Τεχνική εξέλιξη των λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος

Βελτιστοποίηση τουλέιζερ οπτικών ινώνδομή

1, δομή αντλίας διαστημικού φωτός

Τα πρώτα λέιζερ οπτικών ινών χρησιμοποιούσαν κυρίως οπτική έξοδο αντλίας,λέιζερΗ ισχύς εξόδου είναι χαμηλή, επομένως υπάρχει μεγαλύτερη δυσκολία για να βελτιωθεί γρήγορα η ισχύς εξόδου των λέιζερ οπτικών ινών σε σύντομο χρονικό διάστημα. Το 1999, η ισχύς εξόδου του τομέα έρευνας και ανάπτυξης λέιζερ οπτικών ινών ξεπέρασε τα 10.000 watt για πρώτη φορά. Η δομή του λέιζερ οπτικών ινών βασίζεται κυρίως στη χρήση οπτικής αμφίδρομης άντλησης, σχηματίζοντας έναν συντονιστή. Η απόδοση κλίσης του λέιζερ οπτικών ινών έφτασε το 58,3%.
Ωστόσο, αν και η χρήση φωτός αντλίας ινών και τεχνολογίας σύζευξης λέιζερ για την ανάπτυξη λέιζερ ινών μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την ισχύ εξόδου των λέιζερ ινών, υπάρχει ταυτόχρονα πολυπλοκότητα, η οποία δεν ευνοεί την κατασκευή της οπτικής διαδρομής από τον οπτικό φακό. Μόλις το λέιζερ χρειαστεί να μετακινηθεί κατά τη διαδικασία κατασκευής της οπτικής διαδρομής, τότε η οπτική διαδρομή πρέπει επίσης να επαναρυθμιστεί, γεγονός που περιορίζει την ευρεία εφαρμογή των λέιζερ οπτικών ινών δομής αντλίας.

2, δομή άμεσου ταλαντωτή και δομή MOPA

Με την ανάπτυξη των λέιζερ οπτικών ινών, οι απογυμνωτές ισχύος επένδυσης έχουν σταδιακά αντικαταστήσει τα εξαρτήματα του φακού, απλοποιώντας τα βήματα ανάπτυξης των λέιζερ οπτικών ινών και βελτιώνοντας έμμεσα την απόδοση συντήρησης των λέιζερ οπτικών ινών. Αυτή η τάση ανάπτυξης συμβολίζει τη σταδιακή πρακτικότητα των λέιζερ οπτικών ινών. Η δομή άμεσου ταλαντωτή και η δομή MOPA είναι οι δύο πιο συνηθισμένες δομές λέιζερ οπτικών ινών στην αγορά. Η δομή άμεσου ταλαντωτή είναι ότι το πλέγμα επιλέγει το μήκος κύματος κατά τη διαδικασία της ταλάντωσης και στη συνέχεια εξάγει το επιλεγμένο μήκος κύματος, ενώ το MOPA χρησιμοποιεί το μήκος κύματος που επιλέγεται από το πλέγμα ως φως εκκίνησης και το φως εκκίνησης ενισχύεται υπό την επίδραση του ενισχυτή πρώτου επιπέδου, έτσι ώστε η ισχύς εξόδου του λέιζερ οπτικών ινών να βελτιωθεί επίσης σε κάποιο βαθμό. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα λέιζερ οπτικών ινών με δομή MPOA έχουν χρησιμοποιηθεί ως η προτιμώμενη δομή για λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος. Ωστόσο, μεταγενέστερες μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι η υψηλή ισχύς εξόδου σε αυτή τη δομή είναι εύκολο να οδηγήσει σε αστάθεια της χωρικής κατανομής μέσα στο λέιζερ οπτικών ινών και η φωτεινότητα του λέιζερ εξόδου θα επηρεαστεί σε κάποιο βαθμό, γεγονός που έχει επίσης άμεσο αντίκτυπο στο φαινόμενο υψηλής ισχύος εξόδου.

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας άντλησης

Το μήκος κύματος άντλησης του πρώιμου λέιζερ ινών με πρόσμιξη υττερβίου είναι συνήθως 915nm ή 975nm, αλλά αυτά τα δύο μήκη κύματος άντλησης είναι οι κορυφές απορρόφησης των ιόντων υττερβίου, επομένως ονομάζεται άμεση άντληση. Η άμεση άντληση δεν έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως λόγω της κβαντικής απώλειας. Η τεχνολογία άντλησης εντός ζώνης είναι μια επέκταση της τεχνολογίας άμεσης άντλησης, στην οποία το μήκος κύματος μεταξύ του μήκους κύματος άντλησης και του μήκους κύματος μετάδοσης είναι παρόμοιο και ο ρυθμός κβαντικής απώλειας της άντλησης εντός ζώνης είναι μικρότερος από αυτόν της άμεσης άντλησης.

Λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύοςεμπόδιο στην ανάπτυξη τεχνολογίας

Παρόλο που τα λέιζερ οπτικών ινών έχουν υψηλή αξία εφαρμογής σε στρατιωτικές, ιατρικές και άλλες βιομηχανίες, η Κίνα έχει προωθήσει την ευρεία εφαρμογή τους μέσω σχεδόν 30 ετών τεχνολογικής έρευνας και ανάπτυξης, αλλά αν θέλετε να φτιάξετε λέιζερ οπτικών ινών που να μπορούν να παράγουν υψηλότερη ισχύ, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά σημεία συμφόρησης στην υπάρχουσα τεχνολογία. Για παράδειγμα, αν η ισχύς εξόδου του λέιζερ οπτικών ινών μπορεί να φτάσει τα 36,6KW μονής ίνας σε μονοτροπική λειτουργία, η επίδραση της ισχύος άντλησης στην ισχύ εξόδου του λέιζερ οπτικών ινών και η επίδραση της επίδρασης του θερμικού φακού στην ισχύ εξόδου του λέιζερ οπτικών ινών.

Επιπλέον, η έρευνα για την τεχνολογία υψηλότερης ισχύος εξόδου του λέιζερ οπτικών ινών θα πρέπει επίσης να λάβει υπόψη τη σταθερότητα του εγκάρσιου τρόπου λειτουργίας και το φαινόμενο σκίασης των φωτονίων. Μέσω της έρευνας, είναι σαφές ότι ο παράγοντας επιρροής της αστάθειας του εγκάρσιου τρόπου λειτουργίας είναι η θέρμανση των οπτικών ινών και το φαινόμενο σκίασης των φωτονίων αναφέρεται κυρίως στο ότι όταν το λέιζερ οπτικών ινών παράγει συνεχώς εκατοντάδες βατ ή αρκετά κιλοβάτ ισχύος, η ισχύς εξόδου θα παρουσιάσει μια ταχεία τάση μείωσης και υπάρχει ένας ορισμένος βαθμός περιορισμού στη συνεχή υψηλή ισχύ εξόδου του λέιζερ οπτικών ινών.

Παρόλο που οι συγκεκριμένες αιτίες του φαινομένου σκίασης των φωτονίων δεν έχουν καθοριστεί σαφώς προς το παρόν, οι περισσότεροι πιστεύουν ότι το ελάττωμα του κέντρου οξυγόνου και η απορρόφηση μεταφοράς φορτίου μπορούν να οδηγήσουν στην εμφάνιση φαινομένου σκίασης των φωτονίων. Με βάση αυτούς τους δύο παράγοντες, προτείνονται οι ακόλουθοι τρόποι για την αναστολή του φαινομένου σκίασης των φωτονίων. Όπως το αλουμίνιο, ο φώσφορος κ.λπ., ώστε να αποφευχθεί η απορρόφηση μεταφοράς φορτίου, και στη συνέχεια δοκιμάζεται και εφαρμόζεται η βελτιστοποιημένη ενεργή ίνα. Το συγκεκριμένο πρότυπο είναι η διατήρηση ισχύος εξόδου 3KW για αρκετές ώρες και η διατήρηση σταθερής ισχύος εξόδου 1KW για 100 ώρες.