છેલ્લા એક દાયકા દરમિયાન, પંપ સ્ત્રોત અને લેસર સ્ટ્રક્ચરમાં સતત સુધારા સાથે, ફાઈબર લેસર ટેક્નોલોજીમાં ઘણો સુધારો થયો છે. ઉચ્ચ વિદ્યુત-ઓપ્ટિકલ રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા, સારી બીમ ગુણવત્તા અને સ્થિરતાને કારણે ડોપેડ ઓપ્ટિકલ ફાઈબર (YDF-Laser) પર આધારિત ઔદ્યોગિક, વૈજ્ઞાનિક સંશોધન વગેરેમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
ફિગ1. વિવિધ ધાતુની સામગ્રીનો સ્પેક્ટ્રલ શોષણ દર
આજના હાઇ-પાવર સિંગલ-મોડ ફાઇબર લેસરો લાંબા સમયથી ડિજિટલ KW-સ્તરના ઓપ્ટિકલ પાવર આઉટપુટને સરળતાથી અમલમાં મૂકવા સક્ષમ છે, જે મેટલ પ્રોસેસિંગના ક્ષેત્રમાં આવા લેસર બનાવે છે. સમાન પ્રકાશ આઉટપુટ પાવર પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, વિવિધ શોષણ દરને કારણે, પુખ્ત ફાઇબર પર આધારિત 1 માઇક્રોન ફાઇબર લેસર નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે જ્યારે 10 માઇક્રોનનું CO2 લેસર મેટલ સામગ્રી કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ હોય છે. ફિગ 1 વિવિધ ધાતુની સામગ્રીનો સ્પેક્ટ્રલ શોષણ દર આપે છે, જે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે સ્પેક્ટ્રમની શોષણ લાક્ષણિકતાઓ પરની મોટાભાગની ધાતુની સામગ્રી ઓપ્ટિકલ તરંગલંબાઇ વધવાથી ઘટવાનું વલણ દર્શાવે છે. ધાતુની સામગ્રી દેખીતી રીતે 10.6um પર CO2 લેસરની આઉટપુટ તરંગલંબાઇની તુલનામાં લગભગ 1070 nm ની આઉટપુટ તરંગલંબાઇ કરતાં વધુ મજબૂત છે. ખાસ કરીને, 1070 nm તરંગલંબાઇ હેઠળના મેટલ આયર્નનો શોષણ દર 10.6um તરંગલંબાઇની સ્થિતિ કરતાં લગભગ 6 ગણો ઓછો છે.
ફિગ 2. 800-1100 nm સ્પેક્ટ્રમ પર એલ્યુમિનોસિલિકેટ અને ફોસ્ફોસિલિકેટ (YB) ફાઇબરનું સાપેક્ષ શોષણ
કારણ કે મિશ્રિત ઓપ્ટિકલ ફાઇબર 976 nm અને 915 nm તરંગલંબાઇની ખૂબ જ મજબૂત શોષણ લાક્ષણિકતા ધરાવે છે, આવા લેસરોને મુખ્યત્વે સેમિકન્ડક્ટર લેસર (LD) દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવે છે જે ઉપરોક્ત તરંગલંબાઇને બહાર કાઢે છે. ફિગ 2 એ 800 થી 1100 nm સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીના સાપેક્ષ શોષણ દરો માટે બે લાક્ષણિક ડોપેડ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર છે, અને 915 nm અને 976 nm ની નજીક નોંધપાત્ર વિશેષતા શોષણ ટોચ છે. એલ્યુમિનોસિલિકેટ ડમ્પિંગ ફાઇબરમાં 976nm પ્રકાશ તરંગોનો શોષણ દર 915 એનએમના પ્રકાશ તરંગ કરતાં લગભગ ત્રણ ગણો છે, અને ફોસ્ફોસિલિકેટમાં ભૂતપૂર્વનો શોષણ દર બાદમાં લગભગ 5 ગણો છે. આવો ગેરલાભ અલગ છે, એટલે કે આવા લેસરો ઉચ્ચ પ્રકાશ-ઓપ્ટિકલ રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા માટે 976nm LD પંપ ટેકનોલોજી અપનાવે છે. તે જ સમયે, ઉચ્ચ શોષણનો અર્થ એ પણ છે કે ફાઇબરની લંબાઈને અસરકારક રીતે ઘટાડવી, ત્યાં હાનિકારક બિનરેખીય અસરોને અમુક હદ સુધી મર્યાદિત કરે છે.
Fig.3 ફોટોન ડીનોફનો વળાંક (PD) વિવિધ YB આયન ઉર્જા પગલાંની ખોટ.
હાલમાં, મોટા-અભિનય રેર અર્થ ડોપ્ડ ફાઇબર લેસરોને ફોટોડેશનલ સમસ્યાઓનો સામનો કરવાની જરૂર છે. આ સમસ્યા લેસરની આઉટપુટ પાવર, સ્થિરતા અને કાર્યકારી જીવનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડોનું કારણ બને છે. ફોટોન ડાર્કનેસ મોટી સંખ્યામાં આયન-ડોપ્ડ ફાઇબર લેસરોમાં પણ ઘટના નોંધવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે આ ઘટના ગ્લાસ મેટ્રિક્સમાં ઉત્પાદિત રંગ-કેન્દ્રને કારણે છે. અગાઉના અભ્યાસોએ ફાઈબરમાં કો-ડોપેડ ફોસ્ફરસ સહિત, 405 એનએમ લેસરનો ઉપયોગ કરીને, ફોટોબ્લીચિંગનો ઉપયોગ કરીને, ઉચ્ચ તાપમાનનો ઉપયોગ કરીને પણ, ફોટોનના ડીસીમેન્સિંગ ફોટોનનું એનિલિંગ થાય છે, આ ફોટોન ડેક્ટેટને ઉકેલવા માટે ઘણી સંભવિત રીતો સૂચવી છે. . તેમાંથી, જોકે ફોસ્ફરસને અસરકારક રીતે દબાવી શકાય છે, પૃષ્ઠભૂમિ નુકશાન અને સંખ્યાત્મક છિદ્રમાં વધારો થાય છે.
કોપોનેન ટીમના અગાઉના અભ્યાસો, ફોટોન ડાર્કર પર દર્શાવે છે કે ફોટોન લેવાનો વેગ મોટે ભાગે ઉત્તેજના જીવાતની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે, જે આયનની ઉર્જા સ્થિતિ રિવર્સલ (વાયબી ઇન્વર્ઝન રેટ) છે. તેઓએ શોધી કાઢ્યું કે ફોટોન લેવાનો દર આયનીય ઊર્જા રિવર્સલ રેટમાં 7 ગણા પ્રમાણસર હતો. સમય જતાં ફોટોન ઇન્ટિમિનેટેડ લોસનો વળાંક ફિગ 3 માં ફિગ 3 માં આપવામાં આવ્યો છે. ડેટા ખૂબ જ સાહજિક છે કે ફોટોન ડાર્કિંગ રેટ એનર્જી રિવર્સલના વધારા સાથે ઝડપથી વધે છે.
ફિગ 4, YB આયન એનર્જી રિવર્સ રેટ 976 Nm અને 920 NM પમ્પ કન્ડિશન હેઠળ પંપ પાવર ચેન્જ કર્વ તરીકે (ધારો કે જ્યારે પ્રમાણભૂત વિચલન 1% કરતા ઓછું હોય ત્યારે રિવર્સલ રેટ ડેટા પર્યાપ્ત રીતે સરળ છે)
ડોપ્ડ ફાઇબરમાં ઊર્જા સ્થિતિ રિવર્સલ રેટ ફાઇબરના સમૂહ, પંપની શક્તિ, પ્રકાશ પ્રતિસાદ અને પંપ પ્રકાશ તરંગલંબાઇની તરંગલંબાઇથી પ્રભાવિત થાય છે. યોગ્ય પંપ પ્રકાશ તરંગલંબાઇને મોટા પ્રમાણમાં મોટા પ્રમાણમાં દબાવી શકાય છે. એનર્જી-સ્ટેટ રિવર્સલને ચોક્કસ પંપ પ્રકાશ તરંગલંબાઇ પર સમાન ઉત્સર્જન ક્રોસ સેક્શન સાથે ફોટોનિક શોષણના ગુણોત્તર તરીકે આશરે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, અને પછી ડોપેડ ફાઇબરની ઊર્જા સ્થિતિ 976 nm અને 920 nm ની બે પંપ પ્રકાશ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ મેળવવામાં આવે છે. રિવર્સલ રેટ પંપ પાવર ફેરફાર (ફિગ 4) સાથે બદલાય છે. જોકે પ્રથમ ફિગ 2 માં FIG 2 માં શોષણ સ્પેક્ટ્રમ સૂચવે છે કે 976nm તરંગલંબાઇના પ્રકાશની શોષણ લાક્ષણિકતાઓ અન્ય તરંગલંબાઇ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે મજબૂત છે, પરંતુ કારણ કે 976 nm તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ પ્રમાણમાં મોટો છે, તે અંતે પંપ પ્રકાશ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. 920 એનએમ. સ્થિતિમાં ઓછી ઊર્જા ઓછી છે. જો કે ડેટાએ 915 nm પંપની ઉર્જા સ્થિતિ રિવર્સલની સીધી માહિતી આપી ન હતી, તેમ છતાં એવું અનુમાન કરવું શક્ય હતું કે 976nm પંપ પ્રકાશ સ્ત્રોતમાં અગાઉની સરખામણીમાં મજબૂત વિરોધી ઓપ્ટિકલ સબ-પ્રોફાઈલિંગ સંભવિત છે.
જો કે 976nm પંપ પદ્ધતિમાં વધુ શોષણ દર અને પ્રકાશ રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા છે, તે અસરકારક રીતે ગેઇન ફાઇબરની લંબાઈને ઘટાડી શકે છે, અને હાનિકારક ફોટોન કેનાચે અસર ઘટાડી શકાય છે, પરંતુ તેની ફાઇબર ટ્રીટમેન્ટ અને કપલિંગ પર 915 એનએમ પંપ મોડને સંબંધિત છે. . તકનીકી વધુ મુશ્કેલ છે. વધુમાં, 976 nm રેન્જમાં સમાવિષ્ટ ફાઇબરનું શોષણ સ્પેક્ટ્રમ ખૂબ સાંકડું છે. પંપ સ્ત્રોતના તાપમાનની વધઘટને કારણે તરંગલંબાઇમાં ફેરફાર લેસર આઉટપુટ પાવરને અસ્થિર બનાવી શકે છે અને આ પંપ ટેક્નોલોજીને લેસરની થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની ખૂબ જ કડક જરૂરિયાત છે. આને કારણે, જર્મનીના IPG, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ કોહેરન્ટ-રોફિન અને યુએસ GW અને અન્ય ઉત્પાદકો જેવા માત્ર થોડા લેસર ઉત્પાદકો મોટા પાયે ઔદ્યોગિક લેસરોમાં 976 nm પંપ સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરે છે.
પોસ્ટનો સમય: જુલાઈ-27-2021