Соңғы онжылдықта сорғы көзі мен лазер құрылымын үздіксіз жақсарту арқылы талшықты лазер технологиясы айтарлықтай жақсарды. Қоспаланған оптикалық талшық негізінде (YDF-Laser) өнеркәсіптік, ғылыми зерттеулерде және т.б. кеңінен қолданылады, өйткені жоғары электрлік-оптикалық түрлендіру тиімділігі, жақсы сәуле сапасы мен тұрақтылығы.
1-сурет. Әртүрлі металл материалдарының спектрлік жұтылу жылдамдығы
Бүгінгі жоғары қуатты бір режимді талшықты лазерлер ұзақ уақыт бойы сандық KW деңгейіндегі оптикалық қуат шығысын оңай жүзеге асыра алды, бұл металды өңдеу саласында осындай лазерлерді жасайды. Бірдей жарық шығару қуаты жағдайында, әртүрлі сіңіру жылдамдығына байланысты, 10 микрондық CO2 лазері металл материалға қарағанда тиімдірек болғанда, ересек талшыққа негізделген 1 микрон талшықты лазер айтарлықтай жақсарады. 1-суретте әртүрлі металл материалдарының спектрлік жұтылу жылдамдығы берілген, оны суреттен көруге болады, спектрдің сіңіру сипаттамалары бойынша металл материалдың көпшілігі оптикалық толқын ұзындығы артқан сайын төмендеу тенденциясын көрсетеді. Металл материалы 10,6um СО2 лазеріндегі CO2 лазерінің шығыс толқын ұзындығына қатысты шамамен 1070 нм шығыс толқын ұзындығынан күштірек. Атап айтқанда, 1070 нм толқын ұзындығы астында металл темірдің сіңіру жылдамдығы 10,6um толқын ұзындығы жағдайларынан шамамен 6 есе төмен.
2-сурет. 800-1100 нм спектрдегі алюмосиликатты және фосфосиликат (YB) талшықтарының салыстырмалы сіңірілуі
Аралас оптикалық талшық 976 нм және 915 нм толқын ұзындығының өте күшті сіңіру сипаттамасына ие болғандықтан, мұндай лазерлер негізінен жоғарыда көрсетілген толқын ұзындығын шығаратын жартылай өткізгіш лазермен (LD) айдалады. 2-сурет 800-ден 1100 нм-ге дейінгі спектроскопияның салыстырмалы жұту жылдамдығына қатысты екі типтік қоспаланған оптикалық талшықтар болып табылады және 915 нм және 976 нм маңында маңызды ерекшелік сіңіру шыңы бар. Алюмосиликатты демпингтік талшықтағы 976 нм жарық толқындарының сіңіру жылдамдығы 915 нм жарық толқынынан үш есе дерлік, ал фосфосиликаттағы біріншісінің жұту жылдамдығы соңғысынан 5 есеге жуық. Мұндай кемшілік әртүрлі, яғни мұндай лазерлер жоғары жарық-оптикалық түрлендіру тиімділігіне қол жеткізу үшін 976 нм LD сорғы технологиясын қабылдайды. Сонымен қатар, жоғары сіңіру талшықтың ұзындығын тиімді түрде қысқартады, осылайша зиянды сызықты емес әсерлерді белгілі бір дәрежеде шектейді.
Сурет 3 Фотон динофының қисығы (PD) әртүрлі YB ионының энергия қадамдарының жоғалуы.
Қазіргі уақытта үлкен әсерлі сирек жер легирленген талшықты лазерлер фотодациондық мәселелерге тап болуы керек. Бұл мәселе лазердің шығыс қуатының, тұрақтылығының және жұмыс істеу мерзімінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі. Фотонды қараңғылық Бұл құбылыс ионды қоспаланған талшықты лазерлердің көп санында да кездеседі. Әдетте бұл құбылыс шыны матрицада пайда болатын түс орталығынан туындаған деп саналады. Алдыңғы зерттеулер бұл фотонды дактты шешудің көптеген мүмкін жолдарын ұсынды, оның ішінде талшықтағы қос-қоспаланған фосфор, 405 нм лазерді қолдану, фотоағарту, тіпті жоғары температураны қолдану арқылы фотонды жасыту фотонды дециментациялау жүреді. . Олардың ішінде фосфорды тиімді түрде басу мүмкін болса да, фондық жоғалту және сандық апертура жоғарылайды.
Копонен тобының фотонды күңгіртке жасаған алдыңғы зерттеулері фотонды қабылдау жылдамдығы негізінен ионның энергия күйін өзгерту (YB инверсия жылдамдығы) болып табылатын қозу кенелерінің концентрациясына байланысты екенін көрсетті. Олар фотонды қабылдау жылдамдығы иондық энергияны өзгерту жылдамдығына 7 есе пропорционалды екенін анықтады. 3-суреттегі 3-суреттегі уақыт бойынша фотонды интимизацияланған жоғалтулар қисығы 3-суретте берілген. Деректер өте интуитивті, бұл фотонның қараңғылану жылдамдығы энергияның кері айналуының жоғарылауымен күрт артады.
4-сурет, 976 Нм және 920 НМ сорғы күйіндегі сорғы қуатының өзгеру қисығы ретінде YB ионының энергиясының кері жылдамдығы (Стандартты дисперсия 1%-дан аз болғанда кері айналу жылдамдығының деректері жеткілікті тегіс деп есептеңіз.
Қоспаланған талшықтағы энергия күйінің өзгеру жылдамдығына талшықтың массасы, сорғы қуаты, жарық кері байланысы және сорғы жарық толқынының толқын ұзындығы әсер етеді. Қолайлы сорғы жарық толқынының ұзындығы үлкен дәрежеде басылуы мүмкін. Энергия күйінің өзгеруі шамамен белгілі бір сорғы жарық толқын ұзындығында бірдей сәулелену қимасы бар фотонды жұтылу қатынасы ретінде анықталады, содан кейін легирленген талшықтың энергетикалық күйі 976 нм және 920 нм екі сорғы жарық жағдайында алынады. Кері айналу жылдамдығы сорғы қуатының өзгеруіне байланысты өзгереді (Cурет 4). Бірінші суреттегі 2-суреттегі жұтылу спектрі 976 нм толқын ұзындығы жарықтың жұту сипаттамалары басқа толқын ұзындығына қарағанда айтарлықтай күшті екенін көрсетеді, бірақ 976 нм толқын ұзындығы салыстырмалы түрде үлкен болғандықтан, ол ең соңында сорғы жарығымен алынады. 920 нм. Жағдайдағы энергияның төмен деңгейі төмен. Деректер 915 нм сорғының энергетикалық күйін өзгертуді тікелей бермесе де, 976 нм сорғы жарық көзі бұрынғыға қарағанда күштірек антиоптикалық қосалқы профильді әлеуетке ие деп болжауға болады.
976 нм сорғы әдісі жоғарырақ сіңіру жылдамдығына және жарықты түрлендіру тиімділігіне ие болса да, ол күшейту талшығының ұзындығын тиімді түрде қысқартуы мүмкін және зиянды фотонды канаш әсерін азайтуға болады, бірақ оның талшықты өңдеу және біріктіру кезіндегі 915 нм сорғы режиміне қатысты . Техникалық жағынан қиынырақ. Сонымен қатар, 976 нм диапазондағы біріктірілген талшықтың сіңіру спектрі тым тар. Сорғы көзінің температура ауытқуынан туындаған толқын ұзындығының өзгеруі лазердің шығыс қуатының тұрақсыздығына әкелуі мүмкін және бұл сорғы технологиясы лазердің жылуды басқару жүйесіне өте қатаң талап қояды. Осыған байланысты Германияның IPG, Америка Құрама Штаттарының Coherent-Rofin және АҚШ GW және басқа өндірушілер сияқты бірнеше лазер өндірушілері кең ауқымды өнеркәсіптік лазерлерде 976 нм сорғы көзін пайдаланады.
Жіберу уақыты: 27 шілде 2021 ж