Durante la última década, con la mejora continua de la fuente de la bomba y la estructura del láser, la tecnología de láser de fibra ha mejorado enormemente. Basado en la fibra óptica dopada (YDF-Laser) se usa ampliamente en investigación industrial, científica, etc. debido a su alta eficiencia de conversión eléctrico-óptica, mejor calidad de haz y estabilidad.
Figura 1. Tasa de absorción espectral de diferentes materiales metálicos.
Los láseres de fibra monomodo de alta potencia de hoy en día han sido capaces de implementar fácilmente una salida de potencia óptica digital de nivel de KW, lo que los convierte en láseres en el campo del procesamiento de metales. En las mismas condiciones de potencia de salida de luz, debido a la diferente tasa de absorción, el láser de fibra de 1 micrón basado en la fibra adulta mejora significativamente cuando el láser de CO2 de 10 micrones es más eficiente que el material metálico. La figura 1 muestra la tasa de absorción espectral de diferentes materiales metálicos, que se puede ver en la figura que la mayor parte del material metálico en las características de absorción del espectro exhibe una tendencia a disminuir a medida que aumenta la longitud de onda óptica. El material metálico es obviamente más fuerte que la longitud de onda de salida de aproximadamente 1070 nm en relación con la longitud de onda de salida del láser de CO2 en un láser de CO2 a 10,6um. En particular, la tasa de absorción del hierro metálico con una longitud de onda de 1070 nm es casi 6 veces menor que las condiciones de longitud de onda de 10,6um.
Fig 2. Absorción relativa de fibra de aluminosilicato y fosfosilicato (YB) en un espectro de 800-1100 nm
Debido a que la fibra óptica combinada tiene una característica de absorción muy fuerte de 976 nm y 915 nm de longitud de onda, dichos láseres son bombeados principalmente por un láser semiconductor (LD) que emite la longitud de onda anterior. La figura 2 son dos fibras ópticas dopadas típicas a velocidades de absorción relativas de espectroscopía de 800 a 1100 nm, y hay un pico de absorción de características significativas cerca de 915 nm y 976 nm. La tasa de absorción de ondas de luz de 976 nm en la fibra de descarga de aluminosilicato es casi tres veces la onda de luz de 915 nm, y la tasa de absorción de la primera en el fosfosilicato es casi 5 veces la última. Tal desventaja es diferente, lo que significa que dichos láseres adoptan la tecnología de bomba LD de 976 nm para lograr una mayor eficiencia de conversión de luz óptica. Al mismo tiempo, una mayor absorción también significa reducir efectivamente la longitud de la fibra, limitando así los efectos no lineales nocivos hasta cierto punto.
Fig.3 Curva de pérdida de fotón Dinoff (PD) de diferentes pasos de energía iónica YB.
En la actualidad, los láseres de fibra dopada con tierras raras de acción grande deben afrontar problemas de fotodación. Este problema provoca una disminución significativa en la potencia de salida del láser, la estabilidad y la vida útil. Oscuridad de fotones El fenómeno también se informa en una gran cantidad de láseres de fibra dopados con iones. Generalmente se considera que este fenómeno es causado por un centro de color producido en la matriz de vidrio. Estudios previos han propuesto muchas formas posibles de resolver este dacte de fotones, incluido el fósforo codopado en la fibra, usando láser de 405 nm, fotoblanqueo, incluso usando alta temperatura, se produce un recocido de fotones que decimen el fotón. . Entre ellos, aunque el fósforo se puede suprimir eficazmente, aumentan la pérdida de fondo y la apertura numérica.
Estudios previos del equipo de Koponen sobre fotones más oscuros mostraron que la velocidad de entrada de fotones depende en gran medida de la concentración de ácaros de excitación, que es la inversión del estado de energía del ión (Tasa de inversión YB). Descubrieron que las tasas de ingesta de fotones eran proporcionales a 7 veces la tasa de inversión de energía iónica. En la Fig. 3 se muestra una curva de pérdidas intimidadas por fotones a lo largo del tiempo en la Fig. 3 de la Fig. 3. Los datos son muy intuitivos de que la tasa de oscurecimiento de los fotones aumenta bruscamente con el aumento de la inversión de energía.
Fig 4, Tasa de inversión de energía iónica YB como curva de cambio de potencia de la bomba por debajo de 976 Nm y 920 NM Condición de la bomba (suponga que los datos de tasa de inversión son suficientemente suaves cuando la variación estándar es inferior al 1%)
La tasa de inversión del estado de energía en la fibra dopada se ve afectada por la masa de la fibra, la potencia de la bomba, la retroalimentación de la luz y la longitud de onda de la longitud de onda de la luz de la bomba. La longitud de onda de la luz de bombeo adecuada se puede suprimir en gran medida en gran medida. La inversión del estado de energía se define aproximadamente como una relación de absorción fotónica con la misma sección transversal de emisión a una cierta longitud de onda de luz de bombeo, y luego el estado de energía de la fibra dopada se obtiene bajo dos condiciones de luz de bombeo de 976 nm y 920 nm. La tasa de inversión varía con el cambio de potencia de la bomba (Fig. 4). Aunque el espectro de absorción en la FIG 2 en la primera FiG 2 indica que las características de absorción de la luz de longitud de onda de 976 nm son significativamente más fuertes que otras longitudes de onda, pero debido a que la luz de longitud de onda de 976 nm es relativamente grande, finalmente se obtiene mediante bombeo de luz que en 920 nm. La menor energía en la condición es menor. Aunque los datos no dieron directamente la inversión del estado de energía de la bomba de 915 nm, todavía era posible especular que la fuente de luz de la bomba de 976nm tiene un potencial de subperfilado anti-óptico más fuerte que el anterior.
Aunque el método de bomba de 976nm tiene una tasa de absorción y una eficiencia de conversión de luz más altas, puede reducir efectivamente la longitud de la fibra de ganancia, y el efecto de canaché de fotones dañinos se puede reducir, pero es relativo al modo de bomba de 915 nm en el tratamiento y acoplamiento de la fibra. . La técnica es más difícil. Además, el espectro de absorción de la fibra incorporada en el rango de 976 nm es demasiado estrecho. El cambio de longitud de onda causado por la fluctuación de temperatura de la fuente de la bomba puede hacer que la potencia de salida del láser sea inestable, y esta tecnología de bomba tiene un requisito muy estricto del sistema de gestión térmica del láser. Debido a esto, solo unos pocos fabricantes de láser son como el IPG de Alemania, el Coherent-Rofin de los Estados Unidos y el GW de los EE. UU. Y otros fabricantes utilizan una fuente de bomba de 976 nm en láseres industriales a gran escala.
Hora de publicación: Jul-27-2021