Technische evolutie van hoogvermogenvezellasers
Optimalisatie vanvezellaserstructuur
1, ruimtelichtpompstructuur
Vroege vezellasers maakten meestal gebruik van optische pompuitvoer,laserHet uitgangsvermogen is laag, waardoor het lastiger is om het uitgangsvermogen van fiberlasers in korte tijd te verbeteren. In 1999 overschreed het uitgangsvermogen van fiberlasers in onderzoek en ontwikkeling voor het eerst de grens van 10.000 watt. De structuur van de fiberlaser bestaat voornamelijk uit het gebruik van optische bidirectionele pomptechnologie, die een resonator vormt. De hellingsefficiëntie van de fiberlaser bereikte 58,3%.
Hoewel het gebruik van vezelpomplicht en laserkoppelingtechnologie om vezellasers te ontwikkelen het uitgangsvermogen van vezellasers effectief kan verbeteren, is er tegelijkertijd sprake van complexiteit, wat niet bevorderlijk is voor de optische lens om het optische pad te bouwen, zodra de laser moet worden verplaatst tijdens het bouwen van het optische pad, moet het optische pad ook opnieuw worden aangepast, wat de brede toepassing van optische pompstructuurvezellasers beperkt.
2, directe oscillatorstructuur en MOPA-structuur
Met de ontwikkeling van fiberlasers hebben cladding power strippers geleidelijk de lenscomponenten vervangen, waardoor de ontwikkelingsstappen van fiberlasers zijn vereenvoudigd en indirect de onderhoudsefficiëntie ervan is verbeterd. Deze ontwikkelingstrend symboliseert de geleidelijke bruikbaarheid van fiberlasers. De directe oscillatorstructuur en de MOPA-structuur zijn de twee meest voorkomende fiberlaserstructuren op de markt. De directe oscillatorstructuur houdt in dat het rooster de golflengte selecteert tijdens het oscillatieproces en vervolgens de geselecteerde golflengte afgeeft, terwijl MOPA de door het rooster geselecteerde golflengte gebruikt als seedlicht. Dit seedlicht wordt versterkt door de werking van de eerste-niveauversterker, waardoor het uitgangsvermogen van de fiberlaser ook tot op zekere hoogte zal worden verbeterd. Fiberlasers met een MPOA-structuur worden al lange tijd gebruikt als de voorkeursstructuur voor fiberlasers met een hoog vermogen. Uit latere onderzoeken is echter gebleken dat het hoge uitgangsvermogen in deze structuur gemakkelijk kan leiden tot instabiliteit van de ruimtelijke verdeling binnen de fiberlaser en dat de helderheid van de uitgangslaser in zekere mate wordt beïnvloed, wat ook een directe impact heeft op het effect van het hoge uitgangsvermogen.
Met de ontwikkeling van de pomptechnologie
De pompgolflengte van de vroege ytterbiumgedoteerde fiberlaser is gewoonlijk 915 nm of 975 nm, maar deze twee pompgolflengtes zijn de absorptiepieken van ytterbiumionen. Daarom wordt het direct pumping genoemd. Direct pumping is nog niet veel gebruikt vanwege het kwantumverlies. In-band pumping-technologie is een uitbreiding van direct pumping-technologie, waarbij de golflengte tussen de pompgolflengte en de transmissiegolflengte vergelijkbaar is en het kwantumverlies bij in-band pumping kleiner is dan bij direct pumping.
Hoogvermogen fiberlaserknelpunt in de technologische ontwikkeling
Hoewel fiberlasers een hoge toepassingswaarde hebben in de militaire, medische en andere industrieën, heeft China de brede toepassing ervan bevorderd door bijna 30 jaar technologisch onderzoek en ontwikkeling. Als fiberlasers echter een hoger vermogen kunnen leveren, zijn er nog steeds veel knelpunten in de bestaande technologie. Bijvoorbeeld, of het uitgangsvermogen van de fiberlaser een single-mode 36,6 kW kan bereiken; de invloed van pompvermogen op het uitgangsvermogen van de fiberlaser; en de invloed van het thermische lenseffect op het uitgangsvermogen van de fiberlaser.
Bovendien moet bij onderzoek naar fiberlasertechnologie met een hoger vermogen ook rekening worden gehouden met de stabiliteit van de transversale modus en het fotonverduisteringseffect. Uit onderzoek is gebleken dat de invloedsfactor van de instabiliteit van de transversale modus de verhitting van de fiber is, en dat het fotonverduisteringseffect voornamelijk verwijst naar het feit dat wanneer de fiberlaser continu honderden watts of enkele kilowatts aan vermogen levert, het uitgangsvermogen snel zal afnemen en er een zekere mate van beperking bestaat op het continu hoge uitgangsvermogen van de fiberlaser.
Hoewel de specifieke oorzaken van het fotonverduisteringseffect momenteel nog niet duidelijk zijn gedefinieerd, geloven de meeste mensen dat zuurstofdefecten in het centrum en absorptie van ladingsoverdracht kunnen leiden tot het optreden van het fotonverduisteringseffect. Op basis van deze twee factoren worden de volgende methoden voorgesteld om het fotonverduisteringseffect te remmen. Bijvoorbeeld aluminium, fosfor, enz., om absorptie van ladingsoverdracht te voorkomen. Vervolgens wordt de geoptimaliseerde actieve vezel getest en toegepast. De specifieke norm is om gedurende enkele uren een uitgangsvermogen van 3 kW te handhaven en gedurende 100 uur een stabiel uitgangsvermogen van 1 kW te handhaven.
Plaatsingstijd: 4 december 2023