Per pastarąjį dešimtmetį, nuolat tobulinant siurblio šaltinį ir lazerio struktūrą, pluoštinių lazerių technologija labai patobulėjo. Remiantis legiruotu optiniu pluoštu (YDF-Laser), plačiai naudojamas pramoniniuose, moksliniuose tyrimuose ir kt. dėl didelio elektrinio-optinio konversijos efektyvumo, geresnės pluošto kokybės ir stabilumo.
1 pav. Įvairių metalinių medžiagų spektrinė sugerties sparta
Šiuolaikiniai didelės galios vienmodžiai skaiduliniai lazeriai jau seniai gali lengvai įgyvendinti skaitmeninę KW lygio optinę galią, todėl tokie lazeriai gaminami metalo apdirbimo srityje. Esant toms pačioms šviesos išvesties galios sąlygoms, dėl skirtingo sugerties greičio 1 mikrono pluošto lazeris, pagrįstas suaugusiųjų pluoštu, yra žymiai patobulintas, kai 10 mikronų CO2 lazeris yra efektyvesnis už metalinę medžiagą. 1 paveiksle parodytas skirtingų metalinių medžiagų spektrinis sugerties greitis, kuris matyti iš paveikslo, kad dauguma spektro sugerties charakteristikų metalo turi tendenciją mažėti didėjant optiniam bangos ilgiui. Metalo medžiaga yra akivaizdžiai stipresnė už maždaug 1070 nm išėjimo bangos ilgį, palyginti su CO2 lazerio išėjimo bangos ilgiu, kai CO2 lazeris yra 10,6 um. Visų pirma, metalo geležies sugerties greitis esant 1070 nm bangos ilgiui yra beveik 6 kartus mažesnis nei 10,6 um bangos ilgio sąlygomis.
2 pav. Santykinė aliumosilikato ir fosfosilikato (YB) pluošto sugertis 800-1100 nm spektre
Kadangi sumaišytas optinis pluoštas pasižymi labai stipria 976 nm ir 915 nm bangos ilgio sugerties charakteristika, tokie lazeriai daugiausia pumpuojami puslaidininkiniu lazeriu (LD), skleidžiančiu aukščiau nurodytą bangos ilgį. 2 paveiksle pavaizduoti du tipiški legiruoti optiniai pluoštai, kurių santykinis sugerties greitis yra nuo 800 iki 1100 nm spektroskopijoje, ir yra reikšminga savybių sugerties smailė netoli 915 nm ir 976 nm. 976 nm šviesos bangų sugerties greitis aliuminio silikato dempingo pluošte yra beveik tris kartus didesnis už 915 nm šviesos bangą, o pirmosios sugerties greitis fosfosilikate yra beveik 5 kartus didesnis už pastarąjį. Toks trūkumas yra kitoks, o tai reiškia, kad tokie lazeriai naudoja 976 nm LD siurblio technologiją, kad būtų pasiektas didesnis šviesos optinio konversijos efektyvumas. Tuo pačiu metu didesnė absorbcija taip pat veiksmingai sumažina pluošto ilgį ir tam tikru mastu apriboja žalingą netiesinį poveikį.
3 pav. Fotonų dinofo (PD) skirtingų YB jonų energijos pakopų praradimo kreivė.
Šiuo metu didelio veikimo retųjų žemių legiruoti skaiduliniai lazeriai turi susidurti su fotodacionalinėmis problemomis. Dėl šios problemos labai sumažėja lazerio išėjimo galia, stabilumas ir tarnavimo laikas. Fotonų tamsumas Apie šį reiškinį taip pat pranešama daugelyje jonais legiruotų skaidulinių lazerių. Paprastai manoma, kad šį reiškinį sukelia stiklo matricoje susidaręs spalvų centras. Ankstesni tyrimai pasiūlė daug galimų šio fotonų dakto sprendimo būdų, įskaitant pluošte esantį fosforą, naudojant 405 nm lazerį, fotobalinimą, net naudojant aukštą temperatūrą, vyksta fotonų atkaitinimas. . Tarp jų, nors fosforo kiekį galima veiksmingai slopinti, fono praradimas ir skaitmeninė diafragma padidėja.
Ankstesni Koponen komandos tyrimai su tamsesniu fotonu parodė, kad fotonų įsiurbimo greitis labai priklauso nuo sužadinimo erkių koncentracijos, kuri yra jonų energijos būsenos pasikeitimas (YB inversijos greitis). Jie nustatė, kad fotonų įsisavinimo greitis buvo proporcingas 7 kartus didesniam jonų energijos apsisukimo greičiui. Fotonų sukeltų nuostolių per tam tikrą laiką kreivė 3 pav., 3 pav., pateikta 3 pav. Duomenys yra labai intuityvūs, kad fotonų tamsėjimo greitis smarkiai didėja didėjant energijos apsisukimui.
4 pav. YB jonų energijos atvirkštinis greitis kaip siurblio galios pokyčio kreivė esant 976 Nm ir 920 NM siurblio sąlygoms (Tarkime, kad apsisukimo greičio duomenys yra pakankamai sklandūs, kai standartinė dispersija yra mažesnė nei 1 %)
Energijos būsenos pasikeitimo greitį legiruotoje skaiduloje įtakoja pluošto masė, siurblio galia, šviesos grįžtamasis ryšys ir siurblio šviesos bangos ilgio bangos ilgis. Tinkamo siurblio šviesos bangos ilgis gali būti iš esmės slopinamas. Energijos būsenos pasikeitimas apytiksliai apibrėžiamas kaip fotoninės sugerties santykis su tuo pačiu spinduliuotės skerspjūviu esant tam tikram siurblio šviesos bangos ilgiui, o tada gaunama legiruoto pluošto energijos būsena esant dviem siurblio šviesos sąlygoms – 976 nm ir 920 nm. Atbulinės eigos greitis skiriasi priklausomai nuo siurblio galios pokyčio (4 pav.). Nors sugerties spektras 2 pav. pirmame Fig. 2 rodo, kad 976 nm bangos ilgio šviesos sugerties charakteristikos yra žymiai stipresnės nei kitų bangų ilgių, tačiau kadangi 976 nm bangos ilgio šviesa yra santykinai didelė, ji galiausiai gaunama naudojant siurblio šviesą nei 920 nm. Mažesnė energija būsenoje yra mažesnė. Nors duomenys tiesiogiai nepateikė 915 nm siurblio energijos būsenos pasikeitimo, vis tiek buvo galima spėti, kad 976 nm siurblio šviesos šaltinis turi stipresnį anti-optinį subprofiliavimo potencialą nei pirmasis.
Nors 976 nm siurblio metodas turi didesnį sugerties greitį ir šviesos konversijos efektyvumą, jis gali veiksmingai sumažinti stiprinimo pluošto ilgį ir gali būti sumažintas žalingas fotonų kanalo efektas, tačiau jis yra palyginti su 915 nm siurblio režimu apdorojant ir sujungiant pluoštą. . Techniškai sudėtingiau. Be to, integruoto pluošto sugerties spektras 976 nm diapazone yra per siauras. Dėl bangos ilgio pokyčio, kurį sukelia siurblio šaltinio temperatūros svyravimai, lazerio išėjimo galia gali būti nestabili, o ši siurblio technologija turi labai griežtus lazerio šilumos valdymo sistemos reikalavimus. Dėl šios priežasties tik keli lazerių gamintojai yra panašūs į Vokietijos IPG, JAV „Coherent-Rofin“, o JAV GW ir kiti gamintojai didelio masto pramoniniuose lazeriuose naudoja 976 nm siurblio šaltinį.
Paskelbimo laikas: 2021-07-27