Pēdējo desmit gadu laikā, nepārtraukti uzlabojot sūkņa avotu un lāzera struktūru, šķiedru lāzera tehnoloģija ir ievērojami uzlabojusies. Pamatojoties uz leģētu optisko šķiedru (YDF-Laser), plaši izmanto rūpnieciskos, zinātniskos pētījumos utt., jo ir augsta elektriski optiskā konversijas efektivitāte, labāka staru kūļa kvalitāte un stabilitāte.
1. att. Dažādu metālu materiālu spektrālās absorbcijas ātrums
Mūsdienu lieljaudas vienmoda šķiedru lāzeri jau sen spēj viegli ieviest digitālo KW līmeņa optisko jaudu, kas padara šādus lāzerus metālapstrādes jomā. Tādos pašos gaismas izvades jaudas apstākļos atšķirīgā absorbcijas ātruma dēļ 1 mikrona šķiedras lāzers, kura pamatā ir pieaugušo šķiedra, ir ievērojami uzlabots, ja 10 mikronu CO2 lāzers ir efektīvāks par metāla materiālu. 1. attēlā ir parādīts dažādu metālu materiālu spektrālās absorbcijas ātrums, ko var redzēt no attēla, ka lielākajai daļai metāla materiāla spektra absorbcijas raksturlielumos ir tendence samazināties, palielinoties optiskajam viļņa garumam. Metāla materiāls acīmredzami ir stiprāks par izejas viļņa garumu aptuveni 1070 nm attiecībā pret CO2 lāzera izejas viļņa garumu pie CO2 lāzera pie 10,6 um. Jo īpaši metāla dzelzs absorbcijas ātrums zem 1070 nm viļņa garuma ir gandrīz 6 reizes zemāks nekā 10,6 um viļņa garuma apstākļos.
2. att. Aluminosilikāta un fosfosilikāta (YB) šķiedras relatīvā absorbcija 800-1100 nm spektrā
Tā kā jauktajai optiskajai šķiedrai ir ļoti spēcīga 976 nm un 915 nm viļņa garuma absorbcijas īpašība, šādus lāzerus galvenokārt sūknē pusvadītāju lāzers (LD), kas izstaro iepriekš minēto viļņa garumu. 2. attēlā ir attēlotas divas tipiskas leģētas optiskās šķiedras ar relatīvo absorbcijas ātrumu no 800 līdz 1100 nm spektroskopijā, un ir ievērojams īpašību absorbcijas maksimums pie 915 nm un 976 nm. 976 nm gaismas viļņu absorbcijas ātrums alumīnija silikāta dempinga šķiedrā ir gandrīz trīs reizes lielāks par gaismas viļņu 915 nm, un pirmās absorbcijas ātrums fosfosilikātā ir gandrīz 5 reizes lielāks par pēdējo. Šāds trūkums ir atšķirīgs, kas nozīmē, ka šādi lāzeri izmanto 976 nm LD sūkņu tehnoloģiju, lai sasniegtu augstāku gaismas optiskās konversijas efektivitāti. Tajā pašā laikā lielāka absorbcija nozīmē arī efektīvi samazināt šķiedras garumu, tādējādi zināmā mērā ierobežojot kaitīgos nelineāros efektus.
3. att. Fotonu Dinofa (PD) dažādu YB jonu enerģijas pakāpju zuduma līkne.
Pašlaik lielas darbības retzemju leģētiem šķiedru lāzeriem ir jāsaskaras ar fotodācijas problēmām. Šī problēma izraisa ievērojamu lāzera izejas jaudas, stabilitātes un darba mūža samazināšanos. Fotonu tumsa Par šo parādību ziņots arī daudzos ar jonu leģētos šķiedru lāzeros. Parasti tiek uzskatīts, ka šo parādību izraisa stikla matricā izveidots krāsu centrs. Iepriekšējie pētījumi ir piedāvājuši daudz iespējamo veidu, kā atrisināt šo fotonu daktu, ieskaitot līdzleģētu fosforu šķiedrā, izmantojot 405 nm lāzeru, fotobalināšanu, pat izmantojot augstu temperatūru, notiek fotonu fotonu decimensijas atkvēlināšana. . Starp tiem, lai gan fosforu var efektīvi nomākt, fona zudums un skaitliskā diafragma ir palielināti.
Iepriekšējie Koponena komandas pētījumi par fotonu tumšāku parādīja, ka fotonu uzņemšanas ātrums lielā mērā ir atkarīgs no ierosmes ērču koncentrācijas, kas ir jona enerģijas stāvokļa maiņa (YB inversijas ātrums). Viņi atklāja, ka fotonu uzņemšanas ātrums bija proporcionāls 7 reizēm jonu enerģijas maiņas ātrumam. Fotonu izraisīto zudumu līkne laika gaitā 3. attēlā ir parādīta 3. attēlā. Dati ir ļoti intuitīvi, ka fotonu tumšuma ātrums strauji palielinās, palielinoties enerģijas maiņai.
4. attēls. YB jonu enerģijas apgrieztais ātrums kā sūkņa jaudas maiņas līkne zem 976 Nm un 920 NM sūkņa stāvoklī (pieņemsim, ka apgriezienu ātruma dati ir pietiekami vienmērīgi, ja standarta novirze ir mazāka par 1%).
Enerģijas stāvokļa maiņas ātrumu leģētajā šķiedrā ietekmē šķiedras masa, sūkņa jauda, gaismas atgriezeniskā saite un sūkņa gaismas viļņa garuma viļņa garums. Piemērotu sūkņa gaismas viļņa garumu var lielā mērā nomākt. Enerģijas stāvokļa maiņa tiek aptuveni definēta kā fotoniskās absorbcijas attiecība ar tādu pašu emisijas šķērsgriezumu pie noteikta sūkņa gaismas viļņa garuma, un pēc tam leģētās šķiedras enerģijas stāvokli iegūst divos sūkņa gaismas apstākļos 976 nm un 920 nm. Apvērsuma ātrums mainās atkarībā no sūkņa jaudas izmaiņām (4. attēls). Lai gan absorbcijas spektrs 2. attēlā pirmajā 2. attēlā norāda, ka 976 nm viļņa garuma gaismas absorbcijas raksturlielumi ir ievērojami spēcīgāki nekā citiem viļņu garumiem, taču, tā kā 976 nm viļņa garuma gaisma ir salīdzinoši liela, to beidzot iegūst ar sūkņa gaismu nekā 920 nm. Zemākā enerģija stāvoklī ir zemāka. Lai gan dati tieši nenorādīja 915 nm sūkņa enerģijas stāvokļa maiņu, joprojām bija iespējams spekulēt, ka 976 nm sūkņa gaismas avotam ir spēcīgāks anti-optiskais apakšprofilēšanas potenciāls nekā pirmajam.
Lai gan 976 nm sūkņa metodei ir augstāks absorbcijas ātrums un gaismas pārveidošanas efektivitāte, tā var efektīvi samazināt pastiprinājuma šķiedras garumu un var samazināt kaitīgo fotonu kanalizācijas efektu, taču tā ir saistīta ar 915 nm sūkņa režīmu šķiedru apstrādē un savienošanā. . Tehniski ir grūtāk. Turklāt iekļautās šķiedras absorbcijas spektrs 976 nm diapazonā ir pārāk šaurs. Viļņa garuma izmaiņas, ko izraisa sūkņa avota temperatūras svārstības, var izraisīt lāzera izejas jaudas nestabilitāti, un šai sūkņa tehnoloģijai ir ļoti stingras prasības attiecībā uz lāzera siltuma pārvaldības sistēmu. Šī iemesla dēļ tikai daži lāzeru ražotāji ir tādi kā Vācijas IPG, ASV Coherent-Rofin un ASV GW un citi ražotāji liela mēroga rūpnieciskos lāzeros izmanto 976 nm sūkņa avotu.
Izlikšanas laiks: 27. jūlijs 2021