Nell'ultimo decennio, con il continuo miglioramento della sorgente della pompa e della struttura del laser, la tecnologia del laser a fibra è notevolmente migliorata. Basato sulla fibra ottica drogata (YDF-Laser) è ampiamente utilizzato nella ricerca industriale, scientifica, ecc. A causa dell'elevata efficienza di conversione elettrico-ottica, della migliore qualità del raggio e della stabilità.
Fig. 1. Tasso di assorbimento spettrale di diversi materiali metallici
Gli odierni laser in fibra monomodali ad alta potenza sono stati a lungo in grado di implementare facilmente l'uscita di potenza ottica digitale a livello di KW, il che rende tali laser nel campo della lavorazione dei metalli. Nelle stesse condizioni di potenza di uscita della luce, a causa del diverso tasso di assorbimento, il laser in fibra da 1 micron basato sulla fibra per adulti è significativamente migliorato quando il laser CO2 di 10 micron è più efficiente del materiale metallico. La figura 1 fornisce il tasso di assorbimento spettrale di diversi materiali metallici, che si può vedere dalla figura che la maggior parte del materiale metallico sulle caratteristiche di assorbimento dello spettro mostra una tendenza a diminuire all'aumentare della lunghezza d'onda ottica. Il materiale metallico è ovviamente più forte della lunghezza d'onda di uscita di circa 1070 nm rispetto alla lunghezza d'onda di uscita del laser CO2 a un laser CO2 a 10,6 um. In particolare, il tasso di assorbimento del ferro metallico sotto la lunghezza d'onda di 1070 nm è quasi 6 volte inferiore alle condizioni di lunghezza d'onda di 10,6 um.
Fig 2. Assorbimento relativo di fibra di alluminosilicato e fosfosilicato (YB) su uno spettro di 800-1100 nm
Poiché la fibra ottica mista ha una caratteristica di assorbimento molto forte di 976 nm e 915 nm di lunghezza d'onda, tali laser sono principalmente pompati da un laser a semiconduttore (LD) che emette la lunghezza d'onda di cui sopra. La Fig. 2 mostra due tipiche fibre ottiche drogate con velocità di assorbimento relative da 800 a 1100 nm spettroscopia, e c'è un picco di assorbimento di caratteristica significativo vicino a 915 nm e 976 nm. Il tasso di assorbimento delle onde luminose di 976 nm nella fibra di scarico dell'alluminosilicato è quasi tre volte l'onda luminosa di 915 nm e il tasso di assorbimento del primo nel fosfosilicato è quasi 5 volte il secondo. Tale svantaggio è diverso, il che significa che tali laser adottano la tecnologia della pompa LD da 976 nm per ottenere una maggiore efficienza di conversione luce-ottica. Allo stesso tempo, un maggiore assorbimento significa anche ridurre efficacemente la lunghezza della fibra, limitando così in una certa misura gli effetti non lineari dannosi.
Fig.3 Curva della perdita di fotone Dinoff (PD) di diversi passaggi di energia ionica YB.
Al momento, i laser a fibra drogata con terre rare a grande azione devono affrontare problemi di fotodatazione. Questo problema provoca una significativa diminuzione della potenza di uscita del laser, stabilità e durata. Oscurità fotonica Il fenomeno è riportato anche in un gran numero di laser a fibra drogata con ioni. Si ritiene generalmente che questo fenomeno sia causato da un centro colore prodotto nella matrice di vetro. Precedenti studi hanno proposto molti modi possibili per risolvere questo fotone dacte, incluso il fosforo co-drogato nella fibra, usando il laser a 405 nm, il photobleaching, anche usando l'alta temperatura, si verifica una ricottura del fotone che decimerà il fotone. . Tra questi, sebbene il fosforo possa essere efficacemente soppresso, la perdita di fondo e l'apertura numerica sono aumentate.
Precedenti studi del team di Koponen, sul fotone più scuro, hanno mostrato che la velocità di assunzione del fotone dipende in gran parte dalla concentrazione degli acari di eccitazione, che è l'inversione dello stato energetico dello ione (YB Inversion Rate). Hanno scoperto che i tassi di assunzione di fotoni erano proporzionali a 7 volte nel tasso di inversione dell'energia ionica. Una curva di perdite provocate da fotoni nel tempo in Fig 3 in Fig 3 è data in Fig 3. I dati sono molto intuitivi che il tasso di oscuramento dei fotoni aumenta bruscamente con l'aumento dell'inversione di energia.
Fig 4, Tasso di inversione dell'energia ionica YB come curva di variazione della potenza della pompa al di sotto di 976 Nm e condizioni della pompa di 920 NM (assumere che i dati del tasso di inversione siano sufficientemente uniformi quando la variazione standard è inferiore all'1%)
La velocità di inversione dello stato energetico nella fibra drogata è influenzata dalla massa della fibra, dalla potenza della pompa, dalla retroazione della luce e dalla lunghezza d'onda della lunghezza d'onda della luce della pompa. La lunghezza d'onda della luce della pompa adatta può essere ampiamente soppressa in larga misura. L'inversione dello stato energetico è approssimativamente definita come un rapporto di assorbimento fotonico con la stessa sezione trasversale di emissione ad una certa lunghezza d'onda della luce di pompa, e quindi lo stato energetico della fibra drogata è ottenuto in due condizioni di luce di pompa di 976 nm e 920 nm. La velocità di inversione varia al variare della potenza della pompa (Fig 4). Sebbene lo spettro di assorbimento nella FIG 2 nella prima Fig 2 indichi che le caratteristiche di assorbimento della luce di lunghezza d'onda di 976 nm sono significativamente più forti di altre lunghezze d'onda, ma poiché la luce di lunghezza d'onda di 976 nm è relativamente grande, è infine ottenuta dalla luce della pompa rispetto a 920nm. L'energia inferiore nella condizione è inferiore. Sebbene i dati non fornissero direttamente l'inversione dello stato energetico della pompa da 915 nm, era ancora possibile ipotizzare che la sorgente di luce della pompa da 976 nm avesse un potenziale di sottoprofilo anti-ottico più forte della prima.
Sebbene il metodo della pompa a 976 nm abbia un tasso di assorbimento e un'efficienza di conversione della luce più elevati, può ridurre efficacemente la lunghezza della fibra di guadagno e l'effetto dannoso del fotone canache può essere ridotto, ma è relativo alla modalità della pompa a 915 nm sul trattamento e sull'accoppiamento della fibra . Il tecnico è più difficile. Inoltre, lo spettro di assorbimento della fibra incorporata nell'intervallo 976 nm è troppo stretto. La variazione della lunghezza d'onda causata dalla fluttuazione della temperatura della sorgente della pompa può causare l'instabilità della potenza di uscita del laser e questa tecnologia della pompa ha un requisito molto rigoroso del sistema di gestione termica del laser. Per questo motivo, solo pochi produttori di laser sono come l'IPG tedesco, il Coherent-Rofin degli Stati Uniti e gli Stati Uniti GW e altri produttori utilizzano una sorgente di pompaggio da 976 nm in laser industriali su larga scala.
Orario postale: 27 luglio-2021