През последното десетилетие, с непрекъснатото усъвършенстване на източника на помпата и лазерната структура, технологията на влакнестия лазер се подобри значително. На базата на легираното оптично влакно (YDF-Laser) се използва широко в промишлени, научни изследвания и т.н. поради висока ефективност на електрическо-оптично преобразуване, по-добро качество и стабилност на лъча.
Фиг. 1. Спектрална скорост на поглъщане на различни метални материали
Днешните високомощни едномодови оптични лазери отдавна са в състояние лесно да реализират цифрова оптична мощност на ниво KW, което прави такива лазери в областта на обработката на метал. При едни и същи условия на изходна мощност, поради различната скорост на абсорбция, лазерът с влакна от 1 микрона, базиран на влакното за възрастни, е значително подобрен, когато CO2 лазерът от 10 микрона е по-ефективен от металния материал. Фигура 1 показва спектралната скорост на поглъщане на различни метални материали, което може да се види от фигурата, че по-голямата част от металния материал на абсорбционните характеристики на спектъра показва тенденция към намаляване с увеличаване на дължината на оптичната вълна. Металният материал очевидно е по-силен от изходната дължина на вълната от около 1070 nm спрямо изходната дължина на вълната на CO2 лазера при CO2 лазер при 10,6 um. По-специално, скоростта на абсорбция на металното желязо при дължина на вълната 1070 nm е почти 6 пъти по-ниска от условията на дължина на вълната от 10,6 um.
Фиг. 2. Относителна абсорбция на алумосиликатно и фосфосиликатно (YB) влакно в 800-1100 nm спектър
Тъй като смесеното оптично влакно има много силна характеристика на абсорбция от 976 nm и 915 nm дължина на вълната, такива лазери се изпомпват главно от полупроводников лазер (LD), който излъчва горната дължина на вълната. Фигура 2 е две типични легирани оптични влакна за относителни скорости на абсорбция от 800 до 1100 nm спектроскопия и има значителен пик на абсорбция в близост до 915 nm и 976 nm. Скоростта на поглъщане на светлинни вълни от 976 nm в алумосиликатното дъмпингово влакно е почти три пъти по-голяма от светлинната вълна от 915 nm, а скоростта на абсорбция на първата във фосфосиликата е почти 5 пъти по-голяма от втората. Такъв недостатък е различен, което означава, че такива лазери приемат 976nm LD помпена технология за постигане на по-висока ефективност на светлинно-оптично преобразуване. В същото време по-високата абсорбция също означава ефективно намаляване на дължината на влакното, като по този начин ограничава вредните нелинейни ефекти до известна степен.
Фиг.3 Крива на загуба на фотон Dinoff (PD) на различни YB йонни енергийни стъпки.
Понастоящем широкодействащите лазери с влакна, легирани с редки земни елементи, трябва да се сблъскат с фотодационни проблеми. Този проблем причинява значително намаляване на изходната мощност на лазера, стабилността и експлоатационния живот. Фотонна тъмнина. Феноменът се отчита и в голям брой легирани с йон влакнести лазери. Обикновено се счита, че това явление се причинява от цветен център, произведен в стъклената матрица. Предишни проучвания предложиха много възможни начини за решаване на този фотонен дакте, включително съвместно легиран фосфор във влакното, с помощта на 405 nm лазер, фотоизбелване, дори при използване на висока температура, настъпва отгряване на фотонното демензиране на фотона. . Сред тях, въпреки че фосфорът може да бъде ефективно потиснат, фоновата загуба и цифровата апертура се увеличават.
Предишни проучвания на екипа на Koponen, върху по-тъмните фотони показаха, че скоростта на поглъщане на фотони зависи до голяма степен от концентрацията на възбуждащите акари, което е обръщането на енергийното състояние на йона (YB Inversion Rate). Те открили, че скоростта на поглъщане на фотони е пропорционална на 7 пъти в скоростта на обръщане на йонната енергия. Крива на загубите, предизвикани от фотони с течение на времето на Фиг. 3 на Фиг. 3, е дадена на Фиг. 3. Данните са много интуитивни, че скоростта на потъмняване на фотоните се увеличава рязко с увеличаването на обръщането на енергията.
Фигура 4, YB Ion Energy Reverse Rate като крива на промяна на мощността на помпата под 976 Nm и 920 NM състояние на помпата (Да приемем, че данните за скоростта на обръщане са достатъчно гладки, когато стандартната дисперсия е по-малка от 1%)
Скоростта на обръщане на енергийното състояние в легираното влакно се влияе от масата на влакното, мощността на помпата, светлинната обратна връзка и дължината на вълната на дължината на светлинната вълна на помпата. Подходящата дължина на вълната на светлината на помпата може да бъде до голяма степен потисната. Обръщането на енергийното състояние грубо се дефинира като съотношение на фотонна абсорбция със същото напречно сечение на излъчване при определена дължина на светлинната вълна на помпата и след това енергийното състояние на легираното влакно се получава при две светлинни условия на помпата от 976 nm и 920 nm. Скоростта на обръщане варира с промяната на мощността на помпата (фиг. 4). Въпреки че абсорбционният спектър на ФИГ. 2 в първата Фиг. 2 показва, че характеристиките на абсорбция на светлината с дължина на вълната 976 nm е значително по-силна от другите дължини на вълната, но тъй като светлината с дължина на вълната 976 nm е относително голяма, тя накрая се получава чрез светлина на помпата, отколкото в 920 nm. По-ниската енергия в състоянието е по-ниска. Въпреки че данните не дадоха директно обръщане на енергийното състояние на 915 nm помпа, все пак беше възможно да се спекулира, че източникът на светлина на помпата 976 nm има по-силен антиоптичен потенциал за подпрофилиране от първия.
Въпреки че методът на помпата 976 nm има по-висока скорост на абсорбция и ефективност на преобразуване на светлина, той може ефективно да намали дължината на усилващото влакно и вредният фотонен ефект на canache може да бъде намален, но е в сравнение с режима на помпа 915 nm при обработка и свързване на влакна . Технически е по-трудно. Освен това, спектърът на абсорбция на вграденото влакно в диапазона 976 nm е твърде тесен. Промяната на дължината на вълната, причинена от колебанията на температурата на източника на помпата, може да доведе до нестабилна мощност на изхода на лазера и тази технология на помпата има много строги изисквания към системата за управление на топлината на лазера. Поради това само няколко производители на лазери са като IPG в Германия, САЩ Coherent-Rofin и американският GW и други производители използват 976 nm източник на помпа в мащабни индустриални лазери.
Час на публикация: 27 юли 2021 г