Durante a última década, coa mellora continua da fonte da bomba e da estrutura do láser, a tecnoloxía láser de fibra mellorou moito. Baseado na fibra óptica dopada (YDF-Laser) é amplamente utilizado na investigación industrial, científica, etc debido á alta eficiencia de conversión eléctrico-óptica, mellor calidade do feixe e estabilidade.
Fig1. Taxa de absorción espectral de diferentes materiais metálicos
Os láseres de fibra monomodo de alta potencia de hoxe en día foron capaces de implementar facilmente a saída de potencia óptica dixital de nivel KW, o que fai que tales láseres no campo do procesamento de metais. Nas mesmas condicións de potencia de saída de luz, debido á diferente taxa de absorción, o láser de fibra de 1 micra baseado na fibra adulta mellora significativamente cando o láser de CO2 de 10 micras é máis eficiente que o material metálico. A figura 1 dá a taxa de absorción espectral de diferentes materiais metálicos, que se pode ver na figura que a maioría do material metálico nas características de absorción do espectro tende a diminuír a medida que aumenta a lonxitude de onda óptica. O material metálico é obviamente máis forte que a lonxitude de onda de saída duns 1070 nm en relación coa lonxitude de onda de saída do láser de CO2 nun láser de CO2 a 10,6 um. En particular, a taxa de absorción do ferro metálico baixo unha lonxitude de onda de 1070 nm é case 6 veces inferior ás condicións de lonxitude de onda de 10,6 um.
Figura 2. Absorción relativa da fibra de aluminosilicato e fosfosilicato (YB) no espectro de 800-1100 nm
Debido a que a fibra óptica mesturada ten unha característica de absorción moi forte de lonxitude de onda de 976 nm e 915 nm, tales láseres son bombeados principalmente por un láser semicondutor (LD) que emite a lonxitude de onda anterior. A figura 2 son dúas fibras ópticas dopadas típicas para taxas de absorción relativas de 800 a 1100 nm espectroscópicas, e hai un pico de absorción significativo preto de 915 nm e 976 nm. A taxa de absorción de ondas luminosas de 976 nm na fibra de vertido de aluminosilicato é case tres veces a onda de luz de 915 nm, e a taxa de absorción da primeira no fosfosilicato é case 5 veces a segunda. Tal desvantaxe é diferente, o que significa que tales láseres adoptan a tecnoloxía de bomba LD de 976 nm para lograr unha maior eficiencia de conversión óptica de luz. Ao mesmo tempo, unha maior absorción tamén significa reducir efectivamente a lonxitude da fibra, limitando así ata certo punto os efectos nocivos non lineais.
Fig.3 Curva da perda de Photon Dinoff (PD) de diferentes pasos de enerxía de iones YB.
Na actualidade, os láseres de fibra dopada con terras raras de gran acción teñen que afrontar problemas fotodacionais. Este problema provoca unha diminución significativa da potencia de saída do láser, da estabilidade e da vida útil. Escuridade do fotón O fenómeno tamén se reporta nun gran número de láseres de fibra dopadas con ións. En xeral, considérase que este fenómeno é causado por un centro de cor producido na matriz de vidro. Estudos anteriores propuxeron moitas formas posibles de resolver este dacto de fotóns, incluíndo fósforo co-dopado na fibra, usando láser de 405 nm, fotobranqueamento, incluso usando altas temperaturas, prodúcese un recocido de decimensión de fotóns. . Entre eles, aínda que o fósforo se pode suprimir eficazmente, a perda de fondo e a apertura numérica increméntanse.
Estudos anteriores do equipo de Koponen, sobre fotóns máis escuros mostraron que a velocidade de inxestión de fotóns depende en gran medida da concentración de ácaros de excitación, que é a inversión do estado enerxético do ión (Taxa de Inversión YB). Descubriron que as taxas de inxestión de fotóns eran proporcionais a 7 veces na taxa de inversión da enerxía iónica. Na figura 3 dáse unha curva de perdas de fotóns ao longo do tempo na figura 3 da figura 3. Os datos son moi intuitivos de que a taxa de escurecemento dos fotóns aumenta drasticamente co aumento da inversión de enerxía.
Figura 4, Taxa inversa de enerxía iónica YB como a curva de cambio de potencia da bomba por debaixo das condicións da bomba de 976 Nm e 920 NM (Asumir que os datos da taxa de inversión son suficientemente suaves cando a varianza estándar é inferior ao 1%)
A taxa de inversión do estado de enerxía na fibra dopada está afectada pola masa da fibra, a potencia da bomba, a retroalimentación da luz e a lonxitude de onda da lonxitude de onda da luz da bomba. A lonxitude de onda da luz da bomba axeitada pódese suprimir en gran medida. A inversión do estado enerxético defínese aproximadamente como unha relación de absorción fotónica coa mesma sección transversal de emisión a unha determinada lonxitude de onda da luz da bomba, e entón o estado de enerxía da fibra dopada obtense en dúas condicións de luz de bomba de 976 nm e 920 nm. A taxa de inversión varía co cambio de potencia da bomba (Fig 4). Aínda que o espectro de absorción da FIG 2 na primeira Figura 2 indica que as características de absorción da luz de lonxitude de onda de 976 nm son significativamente máis fortes que outras lonxitudes de onda, pero debido a que a luz de lonxitude de onda de 976 nm é relativamente grande, finalmente obtense mediante a luz de bomba que na 920 nm. A menor enerxía na condición é menor. Aínda que os datos non deron directamente a inversión do estado enerxético da bomba de 915 nm, aínda era posible especular que a fonte de luz da bomba de 976 nm ten un potencial de subperfil anti-óptico máis forte que a primeira.
Aínda que o método de bomba de 976 nm ten unha taxa de absorción e unha eficiencia de conversión de luz máis altas, pode reducir eficazmente a lonxitude da fibra de ganancia e pódese reducir o efecto canache de fotóns prexudiciais, pero é relativo ao modo de bomba de 915 nm no tratamento e acoplamento de fibras. . A técnica é máis difícil. Ademais, o espectro de absorción da fibra incorporada no rango de 976 nm é demasiado estreito. O cambio de lonxitude de onda causado pola flutuación da temperatura da fonte da bomba pode facer que a potencia de saída do láser sexa inestable, e esta tecnoloxía de bomba ten un requisito moi estrito do sistema de xestión térmica do láser. Debido a isto, só algúns fabricantes de láseres son como IPG de Alemaña, Coherent-Rofin dos Estados Unidos e GW e outros fabricantes estadounidenses usan fonte de bomba de 976 nm en láseres industriais a gran escala.
Hora de publicación: 27-Xul-2021