I løbet af det sidste årti, med den kontinuerlige forbedring af pumpekilden og laserstrukturen, er fiberlaserteknologien blevet væsentligt forbedret. Baseret på den dopede optiske fiber (YDF-Laser) er meget udbredt i industriel, videnskabelig forskning osv. på grund af høj elektrisk-optisk konverteringseffektivitet, bedre strålekvalitet og stabilitet.
Fig1. Spektral absorptionshastighed af forskellige metalmaterialer
Dagens højeffekt single-mode fiberlasere har længe været i stand til nemt at implementere digitalt optisk effektudgangssignal på KW-niveau, hvilket gør sådanne lasere inden for metalbearbejdning. Under de samme lysudgangseffektforhold, på grund af den forskellige absorptionshastighed, er 1 mikron fiberlaseren baseret på den voksne fiber væsentligt forbedret, når CO2 laseren på 10 mikron er mere effektiv end metalmaterialet. Fig. 1 viser den spektrale absorptionshastighed for forskellige metalmaterialer, hvilket kan ses af figuren, at det meste af metalmaterialet på spektrets absorptionsegenskaber udviser en tendens til at falde, når den optiske bølgelængde øges. Metalmaterialet er tydeligvis stærkere end udgangsbølgelængden på ca. 1070 nm i forhold til CO2-laserens udgangsbølgelængde ved en CO2-laser ved 10,6 um. Især er absorptionshastigheden af metaljernet under 1070 nm bølgelængde næsten 6 gange lavere end 10,6 um bølgelængdebetingelserne.
Fig. 2. Relativ absorption af aluminosilikat og phosphosilicat (YB) fiber på 800-1100 nm spektrum
Fordi den blandede optiske fiber har en meget stærk absorptionskarakteristik på 976 nm og 915 nm bølgelængde, pumpes sådanne lasere hovedsageligt af en halvlederlaser (LD), der udsender ovenstående bølgelængde. Fig. 2 er to typiske doterede optiske fibre med relative absorptionshastigheder på 800 til 1100 nm spektroskopi, og der er en signifikant egenskabsabsorptionstop nær 915 nm og 976 nm. Absorptionshastigheden af 976 nm lysbølger i aluminosilikat-dumpefiberen er næsten tre gange lysbølgen på 915 nm, og absorptionshastigheden af førstnævnte i phosphosilicatet er næsten 5 gange sidstnævnte. En sådan ulempe er anderledes, hvilket betyder, at sådanne lasere anvender 976nm LD-pumpeteknologi for at opnå højere lys-optisk konverteringseffektivitet. Samtidig betyder højere absorption også effektivt at reducere fiberlængden og derved begrænse skadelige ikke-lineære effekter til en vis grad.
Fig.3 Kurve for Photon Dinoff (PD) Tab af forskellige YB-ionenergitrin.
På nuværende tidspunkt har storvirkende sjældne jordarters doterede fiberlasere brug for fotodationsproblemer. Dette problem forårsager et betydeligt fald i laserens udgangseffekt, stabilitet og levetid. Photon Darkness Fænomenet er også rapporteret i et stort antal ion-doterede fiberlasere. Det anses generelt for, at dette fænomen er forårsaget af et farvecenter produceret i glasmatrixen. Tidligere undersøgelser har foreslået mange mulige måder at løse denne foton-dacte på, herunder co-doteret fosfor i fiberen, ved hjælp af 405 nm laser, fotoblegning, selv ved brug af høj temperatur, en annealing af foton-decimensering af foton forekommer. . Blandt dem øges baggrundstabet og den numeriske blænde, selvom fosforet effektivt kan undertrykkes.
Tidligere undersøgelser af Koponen-teamet på foton mørkere viste, at fotonindtagelseshastigheden i høj grad afhænger af koncentrationen af excitationsmider, som er ionens energitilstandsvending (YB Inversion Rate). De fandt ud af, at fotonindtagshastighederne var proportionale med 7 gange i den ioniske energivendingshastighed. En kurve over foton-intimerede tab over tid i Fig. 3 i Fig. 3 er givet i Fig. 3. Dataene er meget intuitive, at foton-mørkningshastigheden stiger kraftigt med stigningen i energivending.
Fig. 4, YB Ion Energy Reverse Rate Som pumpeeffektændringskurven under 976 Nm og 920 NM pumpetilstand (antag, at vendingshastighedsdataene er tilstrækkeligt jævne, når standardvariationen er mindre end 1 %)
Energitilstandens reverseringshastighed i den doterede fiber påvirkes af fiberens masse, pumpeeffekten, lysfeedbacken og bølgelængden af pumpelysbølgelængden. Egnet pumpelysbølgelængde kan stort set undertrykkes i vid udstrækning. Energitilstandsvendingen er groft defineret som forholdet mellem fotonisk absorption med samme emissionstværsnit ved en bestemt pumpelysbølgelængde, og derefter opnås energitilstanden for den doterede fiber under to pumpelysforhold på 976 nm og 920 nm. Vendehastigheden varierer med pumpens effektændring (fig. 4). Selvom absorptionsspektret i fig. 2 i den første fig. 2 indikerer, at absorptionsegenskaberne for 976 nm bølgelængdelyset er betydeligt stærkere end andre bølgelængder, men fordi 976 nm bølgelængdelyset er relativt stort, opnås det endelig ved pumpelys end i 920 nm. Den lavere energi i tilstanden er lavere. Selvom dataene ikke direkte gav energitilstandsvendingen af 915 nm-pumpen, var det stadig muligt at spekulere i, at 976nm-pumpens lyskilde har et stærkere anti-optisk sub-profileringspotentiale end førstnævnte.
Selvom 976nm pumpemetoden har en højere absorptionshastighed og lyskonverteringseffektivitet, kan den effektivt reducere længden af forstærkningsfiberen, og den skadelige fotoncanache-effekt kan reduceres, men den er i forhold til 915 nm pumpetilstanden på fiberbehandling og kobling . Teknisk er sværere. Desuden er absorptionsspektret af den inkorporerede fiber i 976 nm-området for snævert. Bølgelængdeændringen forårsaget af pumpekildens temperaturudsving kan forårsage, at laserudgangseffekten bliver ustabil, og denne pumpeteknologi har et meget strengt krav til laserens termiske styringssystem. På grund af dette er kun få laserproducenter som Tysklands IPG, USA Coherent-Rofin, og USA GW og andre producenter bruger 976 nm pumpekilde i storskala industrielle lasere.
Indlægstid: 27. juli 2021