Selama dekade terakhir, dengan peningkatan berkelanjutan dari sumber pompa dan struktur laser, teknologi laser serat telah meningkat pesat. Berdasarkan serat optik yang diolah (YDF-Laser) banyak digunakan dalam industri, penelitian ilmiah, dll. Karena efisiensi konversi listrik-optik yang tinggi, kualitas dan stabilitas balok yang lebih baik.
Gambar 1. Tingkat penyerapan spektral dari bahan logam yang berbeda
Laser serat mode tunggal berdaya tinggi saat ini telah lama dapat dengan mudah menerapkan output daya optik tingkat KW digital, yang membuat laser semacam itu di bidang pemrosesan logam. Di bawah kondisi daya keluaran cahaya yang sama, karena tingkat penyerapan yang berbeda, laser serat 1 mikron berdasarkan serat dewasa meningkat secara signifikan ketika laser CO2 10 mikron lebih efisien daripada bahan logam. Gambar 1 memberikan laju serapan spektral dari bahan logam yang berbeda, yang dapat dilihat dari gambar bahwa sebagian besar bahan logam pada karakteristik penyerapan spektrum menunjukkan kecenderungan menurun seiring dengan bertambahnya panjang gelombang optik. Bahan logam jelas lebih kuat dari panjang gelombang keluaran sekitar 1070 nm relatif terhadap panjang gelombang keluaran laser CO2 pada laser CO2 pada 10.6um. Secara khusus, tingkat penyerapan besi logam di bawah panjang gelombang 1070 nm hampir 6 kali lebih rendah dari kondisi panjang gelombang 10.6um.
Gambar 2. Penyerapan relatif serat aluminosilikat dan fosfosilikat (YB) pada spektrum 800-1100 nm
Karena serat optik campuran memiliki karakteristik penyerapan yang sangat kuat dari panjang gelombang 976 nm dan 915 nm, laser tersebut terutama dipompa oleh laser semikonduktor (LD) yang memancarkan panjang gelombang di atas. Gambar 2 adalah dua serat optik yang didoping tipikal dengan tingkat penyerapan relatif spektroskopi 800 hingga 1100 nm, dan ada puncak serapan fitur yang signifikan di dekat 915 nm dan 976 nm. Tingkat penyerapan gelombang cahaya 976nm dalam serat dumping aluminosilikat hampir tiga kali lipat gelombang cahaya 915 nm, dan tingkat penyerapan yang pertama dalam fosfosilikat hampir 5 kali lipat yang terakhir. Kerugian seperti itu berbeda, artinya laser tersebut mengadopsi teknologi pompa LD 976nm untuk mencapai efisiensi konversi cahaya-optik yang lebih tinggi. Pada saat yang sama, penyerapan yang lebih tinggi juga berarti secara efektif mengurangi panjang serat, sehingga membatasi efek nonlinier yang berbahaya sampai batas tertentu.
Gbr.3 Kurva Foton Dinoff (PD) Kehilangan Langkah-Langkah Energi Ion YB Yang Berbeda.
Saat ini, laser serat yang didoping tanah jarang yang bertindak besar perlu menghadapi masalah fotodasional. Masalah ini menyebabkan penurunan yang signifikan dalam daya keluaran laser, stabilitas dan masa kerja. Foton Kegelapan Fenomena ini juga dilaporkan dalam sejumlah besar laser serat yang didoping ion. Secara umum dianggap bahwa fenomena ini disebabkan oleh pusat warna yang dihasilkan dalam matriks kaca. Studi sebelumnya telah mengusulkan banyak cara yang mungkin untuk memecahkan foton dakte ini, termasuk co-doped fosfor dalam serat, menggunakan laser 405 nm, photobleaching, bahkan menggunakan suhu tinggi, terjadi annealing foton decimensing foton. . Di antara mereka, meskipun fosfor dapat ditekan secara efektif, kehilangan latar belakang dan bukaan numerik meningkat.
Studi tim Koponen sebelumnya, pada foton yang lebih gelap menunjukkan bahwa kecepatan pengambilan foton sangat bergantung pada konsentrasi tungau eksitasi, yang merupakan pembalikan keadaan energi ion (Laju Inversi YB). Mereka menemukan bahwa tingkat asupan foton sebanding dengan 7 kali tingkat pembalikan energi ionik. Kurva hilangnya foton yang dipicu dari waktu ke waktu pada Gambar 3 pada Gambar 3 diberikan pada Gambar 3. Datanya sangat intuitif bahwa tingkat penggelapan foton meningkat tajam dengan peningkatan pembalikan energi.
Gambar 4, Laju Pembalikan Energi Ion YB Sebagai Kurva Perubahan Daya Pompa di bawah Kondisi Pompa 976 Nm dan 920 NM (Asumsikan bahwa data laju pembalikan cukup mulus ketika varians standar kurang dari 1%)
Tingkat pembalikan keadaan energi dalam serat yang diolah dipengaruhi oleh massa serat, daya pompa, umpan balik cahaya, dan panjang gelombang dari panjang gelombang cahaya pompa. Panjang gelombang cahaya pompa yang sesuai dapat ditekan sebagian besar. Pembalikan keadaan energi secara kasar didefinisikan sebagai rasio penyerapan fotonik dengan penampang emisi yang sama pada panjang gelombang cahaya pompa tertentu, dan kemudian keadaan energi dari serat yang diolah diperoleh di bawah dua kondisi cahaya pompa 976 nm dan 920 nm. Tingkat pembalikan bervariasi dengan perubahan daya pompa (Gbr 4). Meskipun spektrum serapan pada Gambar 2 dalam Gambar 2 pertama menunjukkan bahwa karakteristik penyerapan cahaya dengan panjang gelombang 976nm secara signifikan lebih kuat daripada panjang gelombang lainnya, tetapi karena cahaya dengan panjang gelombang 976 nm relatif besar, akhirnya diperoleh dengan cahaya pompa daripada di 920nm. Energi yang lebih rendah dalam kondisi yang lebih rendah. Meskipun data tidak secara langsung memberikan pembalikan keadaan energi pompa 915 nm, masih mungkin untuk berspekulasi bahwa sumber cahaya pompa 976nm memiliki potensi subprofil anti-optik yang lebih kuat daripada sebelumnya.
Meskipun metode pompa 976nm memiliki tingkat penyerapan yang lebih tinggi dan efisiensi konversi cahaya, ini dapat secara efektif mengurangi panjang serat penguatan, dan efek canache foton yang berbahaya dapat dikurangi, tetapi relatif terhadap mode pompa 915 nm pada perawatan serat dan kopling. . Teknis lebih sulit. Selain itu, spektrum penyerapan serat yang tergabung dalam kisaran 976 nm terlalu sempit. Perubahan panjang gelombang yang disebabkan oleh fluktuasi suhu sumber pompa dapat menyebabkan daya keluaran laser menjadi tidak stabil, dan teknologi pompa ini memiliki persyaratan sistem manajemen termal laser yang sangat ketat. Karena itu, hanya beberapa produsen laser seperti IPG Jerman, Coherent-Rofin Amerika Serikat, dan GW AS serta produsen lain yang menggunakan sumber pompa 976 nm dalam laser industri skala besar.
Waktu posting: 27 Juli-2021