Systeemopzet van een krachtige vezellaser

Systeemopzet van een krachtige vezellaser
1. Systeemsamenstelling
De krachtige fiberlaser bestaat uit vier onderdelen: een pompbron, een pompcombiner, een versterkingsvezel en een laseruitgangskop.
1.1 Pompbron: Het uitgangsvermogen van een enkele laserchip bedraagt ​​slechts 10W tot 50W. Afhankelijk van de vraag worden 6 tot 50 chips geïntegreerd en verpakt. Bij een groot aantal chips worden ruimtelijke bundelcombinatie en polarisatiebundelcombinatie gecombineerd om het vermogen te verhogen. Het vermogen van een enkele pompbron varieert van tientallen tot honderden watts. Om een ​​vermogen van kilowatts te bereiken, moeten meer dan 10 pompbronnen in serie worden geschakeld (zoals de Ruike-laser die een combinatie van 11 pompbronnen gebruikt).
1.2 Pompcombiner: Geproduceerd door middel van glasvezelfusielastechnologie, worden meerdere pompmodules optisch gekoppeld in dezelfde glasvezel.
1.3 Gainvezel: met een lengte die vaak meer dan 30 meter bedraagt, wordt deze opgerold en bevestigd op een warmteafvoerplaat. Vaak wordt gebruikgemaakt van een met ytterbium gedoteerde dubbelwandige structuur: een kerndiameter van 10-20 μm, een single-mode/few-mode golfgeleider, gedoteerd met ytterbiumionen; de binnenste wanddiameter bereikt 400 μm en wordt gebruikt voor het transporteren van multimode pomplicht.
1.4 Laseruitgangskop: Verantwoordelijk voor de uiteindelijke laseroutput en kan via een standaardinterface worden aangesloten op verwerkingsapparatuur.
2. Kernwerkingsprincipe
2.1 Resonator voor optische versterking: samengesteld uit een paar vezel-Bragg-roosters (FBG's): een rooster met hoge reflectie (reflectiviteit > 99%) reflecteert licht met de gewenste golflengte (bijvoorbeeld 1080 nm) terug naar de versterkingsvezel; een uitgangsgekoppeld rooster (reflectiviteit 10%-50%) reflecteert gedeeltelijk om de oscillatie te behouden en zendt gedeeltelijk door om de output te vormen. Pomplicht exciteert ytterbiumionen om spontane emissie te produceren, en fotonen die aan de golflengte-eisen voldoen, worden herhaaldelijk versterkt tussen de roosters, waardoor uiteindelijk een stabiele laseroutput ontstaat.
2.2 Modusselectie garandeert bundelkwaliteit: Enerzijds is, vanwege de beperking van de golfgeleider door de kernlaag met kleine diameter, alleen transmissie met laag verlies van de grondmodus mogelijk; anderzijds wordt, door gebruik te maken van de grote overlap tussen de grondmodus en het versterkingsmedium (ytterbiumionen), evenals de hoge verlieseigenschappen van hogere-orde modi, in combinatie met een vezelbuigingsontwerp om hogere-orde modi verder uit te filteren, uiteindelijk een hoogwaardige grondmodusuitvoer met een M²-waarde die de 1 benadert, bereikt.