Durant l'última dècada, amb la millora contínua de la font de la bomba i l'estructura del làser, la tecnologia làser de fibra ha millorat molt. Basat en la fibra òptica dopada (YDF-Laser) s'utilitza àmpliament en investigació industrial, científica, etc. a causa de l'alta eficiència de conversió elèctrica-òptica, millor qualitat del feix i estabilitat.
Fig1. Taxa d'absorció espectral de diferents materials metàl·lics
Els làsers de fibra monomode d'alta potència actuals han estat capaços d'implementar fàcilment una sortida de potència òptica digital de nivell KW, cosa que fa que aquests làsers siguin en el camp del processament de metalls. En les mateixes condicions de potència de sortida de llum, a causa de la diferent taxa d'absorció, el làser de fibra d'1 micra basat en la fibra adulta millora significativament quan el làser de CO2 de 10 micres és més eficient que el material metàl·lic. La figura 1 ofereix la taxa d'absorció espectral de diferents materials metàl·lics, que es pot veure a la figura que la majoria del material metàl·lic de les característiques d'absorció de l'espectre mostra una tendència a disminuir a mesura que augmenta la longitud d'ona òptica. El material metàl·lic és òbviament més fort que la longitud d'ona de sortida d'uns 1070 nm en relació amb la longitud d'ona de sortida del làser de CO2 en un làser de CO2 a 10,6um. En particular, la taxa d'absorció del ferro metàl·lic amb una longitud d'ona de 1070 nm és gairebé 6 vegades inferior a les condicions de longitud d'ona de 10,6 um.
Fig 2. Absorció relativa de la fibra d'aluminosilicat i fosfosilicat (YB) en un espectre de 800-1100 nm
Com que la fibra òptica combinada té una característica d'absorció molt forta de 976 nm i 915 nm de longitud d'ona, aquests làsers són bombejats principalment per un làser semiconductor (LD) que emet la longitud d'ona anterior. La figura 2 és dues fibres òptiques dopades típiques a taxes d'absorció relatives de 800 a 1100 nm d'espectroscòpia, i hi ha un pic d'absorció de característiques significatives a prop de 915 nm i 976 nm. La taxa d'absorció d'ones de llum de 976 nm a la fibra d'abocament d'aluminosilicat és gairebé tres vegades l'ona de llum de 915 nm, i la taxa d'absorció de les primeres al fosfosilicat és gairebé 5 vegades la segona. Aquest desavantatge és diferent, el que significa que aquests làsers adopten la tecnologia de bomba LD de 976 nm per aconseguir una major eficiència de conversió òptica de llum. Al mateix temps, una major absorció també significa reduir eficaçment la longitud de la fibra, limitant així els efectes no lineals nocius fins a cert punt.
Fig.3 Corba de la pèrdua de foton Dinoff (PD) de diferents passos d'energia iònica YB.
Actualment, els làsers de fibra dopada amb terres rares d'acció gran han d'afrontar problemes fotodacionals. Aquest problema provoca una disminució important de la potència de sortida del làser, l'estabilitat i la vida útil. Foscor dels fotons El fenomen també s'informa en un gran nombre de làsers de fibra dopats amb ions. Generalment es considera que aquest fenomen és causat per un centre de color produït a la matriu de vidre. Estudis anteriors han proposat moltes maneres possibles de resoldre aquest dac de fotons, inclòs el fòsfor codopat a la fibra, utilitzant làser de 405 nm, fotoblanqueig, fins i tot utilitzant alta temperatura, es produeix un recuit de la decimensió de fotons del fotó. . Entre ells, encara que el fòsfor es pot suprimir eficaçment, la pèrdua de fons i l'obertura numèrica s'incrementen.
Estudis anteriors de l'equip de Koponen, sobre el fotó més fosc, van demostrar que la velocitat d'ingrés de fotons depèn en gran mesura de la concentració d'àcars d'excitació, que és la inversió de l'estat energètic de l'ió (taxa d'inversió YB). Van trobar que les taxes d'ingesta de fotons eren proporcionals a 7 vegades en la taxa de reversió d'energia iònica. A la figura 3 es dóna una corba de pèrdues provocades per fotons al llarg del temps a la figura 3 de la figura 3. Les dades són molt intuïtives que la taxa d'enfosquiment dels fotons augmenta bruscament amb l'augment de la inversió d'energia.
Figura 4, Velocitat inversa d'energia iònica YB com a corba de canvi de potència de la bomba per sota de la condició de la bomba de 976 Nm i 920 NM (Suposem que les dades de velocitat d'inversió són prou suaus quan la variància estàndard és inferior a l'1%)
La taxa d'inversió de l'estat d'energia a la fibra dopada es veu afectada per la massa de la fibra, la potència de la bomba, la retroalimentació de la llum i la longitud d'ona de la longitud d'ona de la llum de la bomba. La longitud d'ona de la llum de la bomba adequada es pot suprimir en gran mesura en gran mesura. La inversió de l'estat d'energia es defineix aproximadament com una relació d'absorció fotònica amb la mateixa secció transversal d'emissió a una determinada longitud d'ona de la llum de la bomba i, a continuació, l'estat d'energia de la fibra dopada s'obté en dues condicions de llum de bomba de 976 nm i 920 nm. La velocitat d'inversió varia amb el canvi de potència de la bomba (Fig 4). Tot i que l'espectre d'absorció de la FIG 2 a la primera Figura 2 indica que les característiques d'absorció de la llum de longitud d'ona de 976 nm són significativament més fortes que altres longituds d'ona, però com que la llum de longitud d'ona de 976 nm és relativament gran, finalment s'obté per llum de bomba que en 920 nm. La menor energia en la condició és menor. Tot i que les dades no van donar directament la inversió de l'estat energètic de la bomba de 915 nm, encara era possible especular que la font de llum de la bomba de 976 nm té un potencial de subperfil antiòptic més fort que la primera.
Tot i que el mètode de bomba de 976 nm té una taxa d'absorció més alta i una eficiència de conversió de llum, pot reduir eficaçment la longitud de la fibra de guany i es pot reduir l'efecte canache de fotons nociu, però és en relació amb el mode de bomba de 915 nm en el tractament i l'acoblament de fibres. . La tècnica és més difícil. A més, l'espectre d'absorció de la fibra incorporada en el rang de 976 nm és massa estret. El canvi de longitud d'ona causat per la fluctuació de temperatura de la font de la bomba pot provocar que la potència de sortida del làser sigui inestable, i aquesta tecnologia de bomba té un requisit molt estricte del sistema de gestió tèrmica del làser. Per això, només uns quants fabricants de làser són com l'IPG d'Alemanya, els Estats Units Coherent-Rofin i els EUA GW i altres fabricants utilitzen una font de bomba de 976 nm en làsers industrials a gran escala.
Hora de publicació: 27-jul-2021