Tuliu legiruoto pluošto lazerio galia

Pastaraisiais metais tuliu legiruoti skaiduliniai lazeriai sulaukia vis daugiau dėmesio dėl savo privalumų, tokių kaip kompaktiška struktūra, gera pluošto kokybė ir didelis kvantinis efektyvumas. Tarp jų, didelės galios nepertraukiamo tulio legiruoto pluošto lazeriai yra svarbūs daugelyje sričių, tokių kaip medicinos priežiūra, karinis saugumas, erdvės ryšiai, oro taršos aptikimas ir medžiagų apdorojimas. Per pastaruosius beveik 20 metų didelės galios nuolatiniai tuliu legiruoti skaiduliniai lazeriai sparčiai vystėsi, o dabartinė maksimali išėjimo galia pasiekė kilovatų lygį. Toliau pažvelkime į tuliu legiruotų skaidulinių lazerių galios didinimo kelią ir plėtros tendencijas osciliatorių ir stiprinimo sistemų aspektais.

Ankstyvųjų tuliu legiruotų pluoštinių lazerių siurblio šaltinis paprastai naudojo mažos galios 1064 nm YAG lazerį arba 790 nm dažų lazerį. Dėl mažos siurblio šaltinio galios ir tuo metu buvusio atgalinio legiruoto pluošto paruošimo proceso apribojimų, tuliu legiruotų pluoštinių lazerių išėjimo galia buvo tik vatų lygyje. Įdiegus dvigubo apvalkalo siurblių technologiją ir vis labiau bręstant didelės galios puslaidininkinių lazerių technologijai, tuliu legiruotų skaidulinių lazerių išėjimo galia taip pat nuolat didėja.

1998 metais Jacksonas ir kt. iš Mančesterio universiteto JK naudojo 790 nm puslaidininkinį lazerį kaip siurblio šaltinį ir panaudojo apvalkalo siurbimo technologiją, kad sukurtų erdvinės struktūros nuolat derinamą tuliu legiruotą skaidulinį lazerį, kurio maksimali išėjimo galia – 5,4 W. 2007 m. buvo sukurtas legiruotas germanatinio pluošto lazeris. Eksperimentinis prietaisas parodytas 1 paveiksle. Vieno galo siurbimo režimu buvo gauta nenutrūkstama 64 W lazerio galia esant 1900 nm. Siekdami gauti didesnę išėjimo galią, mokslininkai panaudojo dviejų galų siurbimą ir 40 cm ilgio stiprinimo pluoštą, o galiausiai gavo 1900 nm nuolatinį 104 W lazerio išėjimą.

2009 m. Harbino technologijos institutas sukūrė tuliu legiruotą pluoštinį lazerį su viso pluošto linijine ertmės struktūra. Jį sudaro atspindinčio pluošto Bragg grotelės ir Frenelio atspindys, suformuotas iš tuliu legiruoto pluošto galinio paviršiaus ir sudaryti rezonansinę ertmę. Jį siurbia 793 nm LD. Galiausiai gauta 39,4 W išėjimo galia. Be to, jie taip pat palygino išėjimo galią ir spektrines charakteristikas, gautas, kai FBG ir dichroic veidrodžiai buvo atitinkamai naudojami kaip didelio atspindžio jungtys, ir nustatė, kad visos pluošto struktūros nuolydžio efektyvumas buvo mažesnis, o slenkstinė galia buvo didesnė. Palyginti su erdvine struktūra, visų skaidulų struktūrą iš pradžių ribojo optinio pluošto įrenginio veikimas ir sujungimo kokybė, o jos pranašumai nebuvo akivaizdūs. Nuolat tobulinant optinio pluošto įrenginių paruošimo technologiją ir sujungimo lygį, visos skaidulinės struktūros pamažu parodė didžiulius pranašumus.

Tais pačiais metais didelės galios tuliu legiruoto pluošto lazeris, pagrįstas erdvine struktūra, naudojo 793 nm LD, kad pumpuotų tuliu legiruotą pluoštą, kurio šerdies skersmuo 25 μm ir skaitinė diafragma (NA) 0,08, ir pasiekta. vienmodžio lazerio galia 300 W. Vėliau panašios struktūros didelio režimo lauko pluoštas, kurio šerdies skersmuo yra 40 μm ir skaitinė diafragma 0,2, buvo gauta 2040 nm daugiamodio lazerio išvestis 885 W, kuri yra didžiausia išėjimo galia, gaunama naudojant vieną tuliu legiruotą pluošto osciliatorių.

2014 m. Tsinghua universitetas pranešė apie didelio galingumo tuliu legiruotą skaidulinį lazerį su viso pluošto linijine ertmės struktūra, kurią sudaro Bragg pluošto grotelės ir 3 m ilgio pluoštas. Kaip siurblio šaltiniai buvo naudojami septyni 790 nm LD, kurių didžiausia išėjimo galia yra 70 W. Galiausiai gauta 227 W išėjimo galia. Tais pačiais metais Nacionalinis gynybos technologijos universitetas panaudojo du didelės galios 1173 nm Ramano skaidulinius lazerius (RFL) kaip siurblių šaltinius, kad sukurtų didelio efektyvumo siauros linijos pločio tuliu legiruotą skaidulinį lazerį su visų pluoštų tiesios ertmės struktūra ir pagaliau pasiekė 96 W galią. Tai buvo pirmasis praneštas tuliu legiruotas skaidulinis lazeris, kurio siurblio bangos ilgis yra beveik 1200 nm, o išėjimo galia siekia šimtus vatų. Tai taip pat buvo labai perspektyvus siurbimo sprendimas, skirtas padidinti tuliu legiruotų pluoštinių lazerių išėjimo galią.

2015 m. Huazhongo mokslo ir technologijų universitetas panaudojo savarankiškai pagamintą tuliu legiruotą dvigubo silicio dioksido pluoštą, kad sukurtų tuliu legiruotą pluoštinį lazerį su viso pluošto linijine ertmės struktūra. Siurbimui buvo naudojami trys didelės galios 793 nm LD, o išėjimo galia buvo 121 W. Tai pirmas kartas, kai naudojamas buitinis tuliu legiruotas optinis pluoštas, siekiant gauti šimtų vatų išėjimo galią, kai bangos ilgis yra 1915 nm. Be to, eksperimentais nustatyta, kad padidinus stiprinimo pluošto vidinį apvalkalo skersmenį galima pasiekti geresnį šilumos išsklaijimą, o tai taip pat suteikia idėjų šilumos valdymui ir tuliu legiruotų pluoštinių lazerių galios pagerinimui.