A nagy teljesítményű szálas lézerek műszaki fejlődése

A nagy teljesítményű szálas lézerek műszaki fejlődése

Optimalizálásaszálas lézerszerkezet

1, tér könnyű szivattyú szerkezete

A korai szálas lézerek többnyire optikai pumpás kimenetet használtak,lézerkimenet, a kimeneti teljesítménye alacsony, a szálas lézerek kimeneti teljesítményének rövid időn belüli gyors javítása nagyobb nehézséget jelent. 1999-ben a szálas lézeres kutatás-fejlesztési terület kimenő teljesítménye először tört meg 10 000 wattot, a szálas lézer szerkezete főként optikai kétirányú szivattyúzás, rezonátort képezve a szál lejtős hatásfokának vizsgálatával. lézer elérte az 58,3%-ot.
Bár a szálpumpa fény és a lézercsatolási technológia használata a szálas lézerek kifejlesztésére hatékonyan javíthatja a szálas lézerek kimeneti teljesítményét, ugyanakkor van olyan összetettség, amely nem kedvez az optikai lencse optikai út kiépítésének, Ha a lézert el kell mozgatni az optikai út kialakítása során, akkor az optikai utat is újra kell állítani, ami korlátozza az optikai pumpás szerkezetű szálas lézerek széles körű alkalmazását.

2, közvetlen oszcillátor szerkezet és MOPA szerkezet

A szálas lézerek fejlődésével a burkolati teljesítmény lehúzók fokozatosan felváltották a lencsealkatrészeket, leegyszerűsítve a szálas lézerek fejlesztési lépéseit, és közvetve javítva a szálas lézerek karbantartási hatékonyságát. Ez a fejlődési irányzat a szálas lézerek fokozatos gyakorlatiasságát szimbolizálja. A direkt oszcillátor szerkezet és a MOPA szerkezet a szálas lézerek két leggyakoribb szerkezete a piacon. A direkt oszcillátor szerkezete az, hogy a rács a rezgés során kiválasztja a hullámhosszt, majd a kiválasztott hullámhosszt adja ki, míg a MOPA a rács által kiválasztott hullámhosszt használja magfényként, és a magfény az első hatására felerősödik. -szintű erősítő, így a szálas lézer kimeneti teljesítménye is javulni fog bizonyos mértékig. Hosszú ideig az MPOA szerkezetű szálas lézereket használták a nagy teljesítményű szálas lézerek előnyben részesített szerkezeteként. A későbbi vizsgálatok azonban azt találták, hogy ebben a szerkezetben a nagy teljesítményű kimenet könnyen a szálas lézeren belüli térbeli eloszlás instabilitásához vezethet, és a kimeneti lézer fényereje bizonyos mértékig hatással lesz, ami szintén közvetlen hatással van. a nagy teljesítményű kimeneti hatásról.

A szivattyúzási technológia fejlődésével

A korai itterbiummal adalékolt szálas lézer szivattyúzási hullámhossza általában 915 nm vagy 975 nm, de ez a két pumpáló hullámhossz az itterbium ionok abszorpciós csúcsa, ezért nevezik direkt pumpálásnak, a direkt pumpálást a kvantumveszteség miatt nem alkalmazták elterjedten. A sávon belüli szivattyúzási technológia a közvetlen szivattyúzási technológia kiterjesztése, amelyben a szivattyúzási hullámhossz és az átviteli hullámhossz közötti hullámhossz hasonló, és a sávon belüli szivattyúzás kvantumvesztesége kisebb, mint a közvetlen szivattyúzásé.

Nagy teljesítményű szálas lézertechnológiai fejlesztési szűk keresztmetszet

Bár a szálas lézerek nagy alkalmazási értékkel bírnak a katonai, orvosi és egyéb iparágakban, Kína közel 30 éves technológiai kutatás és fejlesztés révén előmozdította a szálas lézerek széles körű alkalmazását, de ha azt szeretné elérni, hogy a szálas lézerek nagyobb teljesítményt adjanak, még mindig vannak sok szűk keresztmetszet van a meglévő technológiában. Például, hogy a szálas lézer kimeneti teljesítménye elérheti-e az egyszálas egymódusú 36,6 kW-ot; A szivattyúzási teljesítmény hatása a szálas lézer kimeneti teljesítményére; A termikus lencsehatás hatása a szálas lézer kimeneti teljesítményére.

Emellett a szálas lézer nagyobb teljesítményű kimeneti technológiájának kutatása során figyelembe kell venni a transzverzális módus stabilitását és a fotonsötétítő hatást is. A vizsgálat során egyértelmű, hogy a transzverzális módusú instabilitás befolyásoló tényezője a szál melegítése, a fotonsötétítő hatás pedig főként arra utal, hogy amikor a szálas lézer folyamatosan több száz watt vagy több kilowatt teljesítményt ad le, a kimeneti teljesítmény egy gyors hanyatlási tendencia, és bizonyos fokú korlátozások vannak a szálas lézer folyamatos nagy teljesítményű kimenetén.

Bár a fotonsötétítő hatás konkrét okait jelenleg nem határozták meg egyértelműen, a legtöbb ember úgy véli, hogy az oxigénhiba központ és a töltésátvitel abszorpciója a fotonsötétítő hatás kialakulásához vezethet. Ezen a két tényezőn a következő módszereket javasoljuk a fotonsötétítő hatás gátlására. Például alumínium, foszfor stb., A töltésátvitel abszorpciójának elkerülése érdekében, majd az optimalizált aktív szálat tesztelik és alkalmazzák, a specifikus szabvány a 3 kW teljesítmény fenntartása több órán keresztül, és az 1 kW teljesítmény stabil teljesítménye 100 órán keresztül.