കഴിഞ്ഞ ദശകത്തിൽ, പമ്പ് ഉറവിടത്തിന്റെയും ലേസർ ഘടനയുടെയും തുടർച്ചയായ മെച്ചപ്പെടുത്തലിനൊപ്പം, ഫൈബർ ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യ വളരെയധികം മെച്ചപ്പെട്ടു. ഉയർന്ന വൈദ്യുത-ഒപ്റ്റിക്കൽ പരിവർത്തന ദക്ഷത, മെച്ചപ്പെട്ട ബീം ഗുണനിലവാരം, സ്ഥിരത എന്നിവ കാരണം ഡോപ്ഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ (YDF-ലേസർ) വ്യാവസായിക, ശാസ്ത്ര ഗവേഷണം മുതലായവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.
ചിത്രം1. വ്യത്യസ്ത ലോഹ വസ്തുക്കളുടെ സ്പെക്ട്രൽ ആഗിരണം നിരക്ക്
ഇന്നത്തെ ഹൈ-പവർ സിംഗിൾ-മോഡ് ഫൈബർ ലേസറുകൾക്ക് ഡിജിറ്റൽ കെ.ഡബ്ല്യു-ലെവൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ ഔട്ട്പുട്ട് എളുപ്പത്തിൽ നടപ്പിലാക്കാൻ വളരെക്കാലമായി കഴിഞ്ഞു, ഇത് ലോഹ സംസ്കരണ മേഖലയിൽ അത്തരം ലേസറുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഒരേ ലൈറ്റ് ഔട്ട്പുട്ട് പവർ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, വ്യത്യസ്ത ആഗിരണ നിരക്ക് കാരണം, 10 മൈക്രോണിന്റെ CO2 ലേസർ ലോഹ വസ്തുക്കളേക്കാൾ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാകുമ്പോൾ മുതിർന്ന ഫൈബർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള 1 മൈക്രോൺ ഫൈബർ ലേസർ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുന്നു. ചിത്രം 1 വ്യത്യസ്ത ലോഹ വസ്തുക്കളുടെ സ്പെക്ട്രൽ ആഗിരണ നിരക്ക് നൽകുന്നു, സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ആഗിരണം സ്വഭാവത്തിലുള്ള മിക്ക ലോഹ വസ്തുക്കളും ഒപ്റ്റിക്കൽ തരംഗദൈർഘ്യം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് കുറയുന്ന പ്രവണത കാണിക്കുന്നതായി ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. 10.6um ലെ CO2 ലേസറിലെ CO2 ലേസറിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് തരംഗദൈർഘ്യവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഏകദേശം 1070 nm ന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ ശക്തമായ ലോഹ മെറ്റീരിയൽ പ്രകടമാണ്. പ്രത്യേകിച്ചും, 1070 nm തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് താഴെയുള്ള ലോഹ ഇരുമ്പിന്റെ ആഗിരണം നിരക്ക് 10.6um തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ 6 മടങ്ങ് കുറവാണ്.
ചിത്രം 2. 800-1100 nm സ്പെക്ട്രത്തിൽ അലൂമിനോസിലിക്കേറ്റ്, ഫോസ്ഫോസിലിക്കേറ്റ് (YB) ഫൈബർ എന്നിവയുടെ ആപേക്ഷിക ആഗിരണം
ബ്ലെൻഡഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിന് 976 nm ഉം 915 nm തരംഗദൈർഘ്യവും ഉള്ളതിനാൽ, അത്തരം ലേസറുകൾ പ്രധാനമായും പമ്പ് ചെയ്യുന്നത് മുകളിൽ പറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന അർദ്ധചാലക ലേസർ (LD) ആണ്. 800 മുതൽ 1100 nm സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി വരെയുള്ള ആപേക്ഷിക ആഗിരണം നിരക്കുകളിലേക്കുള്ള രണ്ട് സാധാരണ ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളാണ് ചിത്രം 2, കൂടാതെ 915 nm നും 976 nm നും സമീപം ഒരു പ്രധാന സവിശേഷത ആഗിരണ കൊടുമുടിയുണ്ട്. അലുമിനോസിലിക്കേറ്റ് ഡംപിംഗ് ഫൈബറിലെ 976nm പ്രകാശ തരംഗങ്ങളുടെ ആഗിരണം നിരക്ക് 915 nm ന്റെ പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ മൂന്നിരട്ടിയാണ്, കൂടാതെ ഫോസ്ഫോസിലിക്കേറ്റിലെ ആദ്യത്തേതിന്റെ ആഗിരണം നിരക്ക് പിന്നീടുള്ളതിന്റെ 5 മടങ്ങാണ്. അത്തരം ഒരു പോരായ്മ വ്യത്യസ്തമാണ്, അതായത് ഉയർന്ന പ്രകാശ-ഒപ്റ്റിക്കൽ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കുന്നതിന് അത്തരം ലേസറുകൾ 976nm എൽഡി പമ്പ് സാങ്കേതികവിദ്യ സ്വീകരിക്കുന്നു. അതേ സമയം, ഉയർന്ന ആഗിരണം എന്നതിനർത്ഥം ഫൈബറിന്റെ നീളം ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുകയും അതുവഴി ദോഷകരമായ രേഖീയമല്ലാത്ത ഇഫക്റ്റുകൾ ഒരു പരിധിവരെ പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
Fig.3 ഫോട്ടോൺ ഡിനോഫിന്റെ വക്രം (PD) വ്യത്യസ്ത YB അയോൺ ഊർജ്ജ ഘട്ടങ്ങളുടെ നഷ്ടം.
നിലവിൽ, ലാർജ് ആക്ടിംഗ് അപൂർവ എർത്ത് ഡോപ്ഡ് ഫൈബർ ലേസറുകൾക്ക് ഫോട്ടോഡേഷണൽ പ്രശ്നങ്ങൾ നേരിടേണ്ടതുണ്ട്. ഈ പ്രശ്നം ലേസർ, സ്ഥിരത, ജോലി ജീവിതം എന്നിവയുടെ ഔട്ട്പുട്ട് ശക്തിയിൽ ഗണ്യമായ കുറവുണ്ടാക്കുന്നു. ഫോട്ടോൺ അന്ധകാരം അയോൺ-ഡോപ്ഡ് ഫൈബർ ലേസറുകളിലും ഈ പ്രതിഭാസം റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഒരു വർണ്ണ-കേന്ദ്രം മൂലമാണ് ഈ പ്രതിഭാസം സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് പൊതുവെ കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. 405 nm ലേസർ, ഫോട്ടോബ്ലീച്ചിംഗ്, ഉയർന്ന ഊഷ്മാവ് ഉപയോഗിച്ചാലും ഫോട്ടോൺ ഡെസിമെൻസിംഗ് സംഭവിക്കുന്നത്, ഫൈബറിലെ കോ-ഡോപ്പഡ് ഫോസ്ഫറസ് ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഈ ഫോട്ടോൺ ഡാക്ട് പരിഹരിക്കാൻ സാധ്യമായ നിരവധി മാർഗങ്ങൾ മുൻ പഠനങ്ങൾ നിർദ്ദേശിച്ചിട്ടുണ്ട്. . അവയിൽ, ഫോസ്ഫറസ് ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്താൻ കഴിയുമെങ്കിലും, പശ്ചാത്തല നഷ്ടവും സംഖ്യാ അപ്പെർച്ചറും വർദ്ധിക്കുന്നു.
ഫോട്ടോൺ ഡാർക്കറിൽ കോപോണൻ ടീമിന്റെ മുൻ പഠനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത്, ഫോട്ടോൺ എടുക്കൽ പ്രവേഗം പ്രധാനമായും ഉത്തേജക കാശ് സാന്ദ്രതയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് അയോണിന്റെ ഊർജ്ജ നില റിവേഴ്സൽ ആണ് (YB ഇൻവേർഷൻ റേറ്റ്). ഫോട്ടോൺ ഉപഭോഗ നിരക്ക് അയോണിക് എനർജി റിവേഴ്സൽ നിരക്കിൽ 7 മടങ്ങ് ആനുപാതികമാണെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി. ചിത്രം 3-ലെ ചിത്രം 3-ൽ കാലക്രമേണ ഫോട്ടോണിന്റെ നഷ്ടം സംഭവിക്കുന്നതിന്റെ ഒരു വക്രം ചിത്രം 3-ൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു. ഊർജ്ജ റിവേഴ്സൽ വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ഫോട്ടോൺ ഡാർക്ക് റേറ്റ് കുത്തനെ വർദ്ധിക്കുന്നതായി ഡാറ്റ വളരെ അവബോധജന്യമാണ്.
ചിത്രം 4, YB അയോൺ എനർജി റിവേഴ്സ് റേറ്റ് 976 Nm നും 920 NM പമ്പ് അവസ്ഥയ്ക്കും താഴെയുള്ള പമ്പ് പവർ ചേഞ്ച് കർവ് (സാധാരണ വ്യതിയാനം 1% ൽ താഴെയാണെങ്കിൽ റിവേഴ്സൽ റേറ്റ് ഡാറ്റ വേണ്ടത്ര സുഗമമാണെന്ന് കരുതുക)
ഫൈബറിൻറെ പിണ്ഡം, പമ്പ് പവർ, ലൈറ്റ് ഫീഡ്ബാക്ക്, പമ്പ് ലൈറ്റ് തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം എന്നിവയാൽ ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഫൈബറിലെ ഊർജ്ജ നില റിവേഴ്സൽ നിരക്ക് ബാധിക്കുന്നു. അനുയോജ്യമായ പമ്പ് ലൈറ്റ് തരംഗദൈർഘ്യം വലിയ അളവിൽ അടിച്ചമർത്താൻ കഴിയും. ഒരു നിശ്ചിത പമ്പ് ലൈറ്റ് തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ ഒരേ എമിഷൻ ക്രോസ് സെക്ഷനോടുകൂടിയ ഫോട്ടോണിക് ആഗിരണത്തിന്റെ അനുപാതമായി ഊർജ്ജ-സംസ്ഥാന റിവേഴ്സൽ ഏകദേശം നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് 976 nm, 920 nm എന്നീ രണ്ട് പമ്പ് ലൈറ്റ് അവസ്ഥകളിൽ ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഫൈബറിന്റെ ഊർജ്ജ നില ലഭിക്കും. പമ്പ് പവർ മാറ്റത്തിനനുസരിച്ച് വിപരീത നിരക്ക് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 4). ആദ്യ ചിത്രം 2-ലെ FIG 2-ലെ ആഗിരണം സ്പെക്ട്രം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, 976nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശത്തിന്റെ ആഗിരണം സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ മറ്റ് തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ ശക്തമാണ്, എന്നാൽ 976 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശം താരതമ്യേന വലുതായതിനാൽ, അത് അവസാനം പമ്പ് ലൈറ്റ് വഴിയാണ് ലഭിക്കുന്നത്. 920 എൻഎം അവസ്ഥയിൽ താഴ്ന്ന ഊർജ്ജം കുറവാണ്. ഡാറ്റ നേരിട്ട് 915 nm പമ്പിന്റെ എനർജി സ്റ്റേറ്റ് റിവേഴ്സൽ നൽകിയില്ലെങ്കിലും, 976nm പമ്പ് ലൈറ്റ് സോഴ്സിന് മുമ്പത്തേതിനേക്കാൾ ശക്തമായ ആന്റി-ഒപ്റ്റിക്കൽ സബ്-പ്രൊഫൈലിംഗ് സാധ്യതയുണ്ടെന്ന് ഊഹിക്കാൻ ഇപ്പോഴും സാധ്യമാണ്.
976nm പമ്പ് രീതിക്ക് ഉയർന്ന ആഗിരണ നിരക്കും ലൈറ്റ് കൺവേർഷൻ കാര്യക്ഷമതയും ഉണ്ടെങ്കിലും, ഇത് ഫൈബറിന്റെ നീളം ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുകയും ദോഷകരമായ ഫോട്ടോൺ കാനഷെ പ്രഭാവം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യാം, എന്നാൽ ഫൈബർ ട്രീറ്റ്മെന്റിലും കപ്ലിംഗിലുമുള്ള 915 nm പമ്പ് മോഡുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ. . സാങ്കേതികത കൂടുതൽ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. മാത്രമല്ല, 976 nm ശ്രേണിയിലെ ഇൻകോർപ്പറേറ്റഡ് ഫൈബറിന്റെ ആഗിരണം സ്പെക്ട്രം വളരെ ഇടുങ്ങിയതാണ്. പമ്പ് സ്രോതസ്സിന്റെ താപനിലയിലെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന തരംഗദൈർഘ്യം മാറ്റം ലേസർ ഔട്ട്പുട്ട് പവർ അസ്ഥിരമാക്കും, കൂടാതെ ഈ പമ്പ് സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ലേസറിന്റെ തെർമൽ മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ വളരെ കർശനമായ ആവശ്യകതയുണ്ട്. ഇക്കാരണത്താൽ, കുറച്ച് ലേസർ നിർമ്മാതാക്കൾ മാത്രമാണ് ജർമ്മനിയുടെ IPG, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ് കോഹറന്റ്-റോഫിൻ, കൂടാതെ US GW മറ്റ് നിർമ്മാതാക്കൾ 976 nm പമ്പ് ഉറവിടം വലിയ തോതിലുള്ള വ്യാവസായിക ലേസറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പോസ്റ്റ് സമയം: ജൂലൈ-27-2021