Сүүлийн 10 жилийн хугацаанд насосны эх үүсвэр, лазерын бүтцийг тасралтгүй сайжруулснаар шилэн лазерын технологи ихээхэн сайжирсан. Нэмэлт оптик шилэн (YDF-Лазер) дээр суурилсан цахилгаан-оптик хувиргах өндөр үр ашиг, илүү сайн цацрагийн чанар, тогтвортой байдал зэрэг нь үйлдвэрлэл, шинжлэх ухааны судалгаа гэх мэт өргөн хэрэглэгддэг.
Зураг 1. Төрөл бүрийн металл материалын спектрийн шингээлтийн түвшин
Өнөөдрийн өндөр хүчин чадалтай нэг горимт шилэн лазерууд нь дижитал KW түвшний оптик эрчим хүчний гаралтыг хялбархан хэрэгжүүлэх боломжтой болсон бөгөөд энэ нь метал боловсруулах салбарт ийм лазерыг бий болгодог. Гэрлийн гаралтын чадлын ижил нөхцөлд, өөр өөр шингээлтийн хурдаас шалтгаалан насанд хүрэгчдийн шилэнд суурилсан 1 микрон шилэн лазер нь 10 микрон CO2 лазер нь метал материалаас илүү үр ашигтай байх үед мэдэгдэхүйц сайжирдаг. Зураг 1-д янз бүрийн металл материалын спектрийн шингээлтийн хурдыг өгсөн бөгөөд энэ нь спектрийн шингээлтийн шинж чанарт хамаарах ихэнх металл материалын оптик долгионы урт нэмэгдэх тусам буурах хандлагатай байгааг зургаас харж болно. Металл материал нь 10.6um-ийн CO2 лазерын CO2 лазерын гаралтын долгионы урттай харьцуулахад 1070 нм орчим гаралтын долгионы уртаас илүү хүчтэй байх нь ойлгомжтой. Ялангуяа 1070 нм долгионы урттай метал төмрийн шингээлтийн түвшин 10.6 um долгионы урттай нөхцлөөс бараг 6 дахин бага байдаг.
Зураг 2. 800-1100 нм спектрт алюминосиликат ба фосфосиликат (YB) эслэгийн харьцангуй шингээлт
Холимог оптик шилэн нь 976 нм, 915 нм долгионы урттай маш хүчтэй шингээх шинж чанартай байдаг тул ийм лазерыг голчлон дээрх долгионы уртыг ялгаруулдаг хагас дамжуулагч лазераар (LD) шахдаг. 2-р зураг нь 800-1100 нм спектроскопийн шингээлтийн хурдтай хоёр ердийн нэмэлттэй оптик утас бөгөөд 915 нм ба 976 нм-ийн ойролцоо шингээлтийн оргил цэгийн мэдэгдэхүйц онцлог шинж чанартай байдаг. Алюминосиликат эслэг дэх 976 нм гэрлийн долгионы шингээлтийн хурд нь 915 нм гэрлийн долгионоос бараг гурав дахин, фосфосиликат дахь эхнийх нь сүүлийнхээс бараг 5 дахин их байна. Ийм сул тал нь өөр бөгөөд ийм лазерууд нь 976 нм LD шахуургын технологийг ашигладаг бөгөөд илүү өндөр гэрэл-оптик хувиргах үр ашигтай байдаг. Үүний зэрэгцээ өндөр шингээлт нь эслэгийн уртыг үр дүнтэй багасгаж, улмаар хортой шугаман бус нөлөөллийг тодорхой хэмжээгээр хязгаарлана гэсэн үг юм.
Зураг.3 Фотон Диноффын муруй (PD) өөр өөр YB ионы энергийн үе шатуудын алдагдал.
Одоогийн байдлаар газрын ховор элементтэй том хэмжээний шилэн лазерууд фотодацийн асуудалтай тулгарах шаардлагатай байна. Энэ асуудал нь лазерын гаралтын чадал, тогтвортой байдал, ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг. Фотоны харанхуй Энэ үзэгдлийг мөн олон тооны ионоор баяжуулсан шилэн лазерт тэмдэглэсэн байдаг. Ерөнхийдөө энэ үзэгдэл нь шилэн матрицад үүссэн өнгөт төвөөс үүдэлтэй гэж үздэг. Өмнөх судалгаанууд нь энэхүү фотон дактыг шийдвэрлэх олон арга замыг санал болгож байсан бөгөөд үүнд шилэнд агуулагдах фосфор, 405 нм лазер, гэрэл гэгээтэй цайруулах, тэр ч байтугай өндөр температурт фотоныг задлах, фотоныг задлах процесс явагддаг. . Тэдгээрийн дотор фосфорыг үр дүнтэй дарах боломжтой боловч дэвсгэр алдагдал, тоон диафрагм нэмэгддэг.
Koponen багийн өмнөх фотон бараан дээр хийсэн судалгаагаар фотоны шингээлтийн хурд нь ионы энергийн төлөвийн урвуу байдал (YB Inversion Rate) болох өдөөлтийн хачигны концентрацаас ихээхэн хамаардаг болохыг харуулсан. Тэд фотоны хэрэглээ нь ионы энергийн урвуу хурдтай 7 дахин пропорциональ байгааг олж мэдэв. 3-р зурагт байгаа фотоны алдагдлын муруйг 3-р зурагт үзүүлэв. Мэдээлэл нь эрчим хүчний урвуу хурд нэмэгдэхийн хэрээр фотоны харанхуйлах хурд огцом нэмэгддэг гэсэн мэдээлэл маш ойлгомжтой юм.
Зураг 4, 976 Нм ба 920 НМ шахуургын нөхцөлд шахуургын чадлын өөрчлөлтийн муруйн хувьд YB ионы энергийн урвуу хурд (Стандарт хэлбэлзэл 1%-иас бага үед урвуу хурдны өгөгдөл хангалттай жигд байна гэж үзье.)
Найрлагатай шилэн дэх энергийн төлөвийн урвуу хурд нь шилэн масс, насосны хүч, гэрлийн санал хүсэлт, насосны гэрлийн долгионы уртаас хамаарна. Тохиромжтой насосны гэрлийн долгионы уртыг их хэмжээгээр дарах боломжтой. Эрчим хүчний төлөвийн урвуу байдал нь насосны гэрлийн тодорхой долгионы урттай ижил ялгаралтын хөндлөн огтлолтой фотоник шингээлтийн харьцаагаар тодорхойлогддог бөгөөд дараа нь 976 нм ба 920 нм шахуургын гэрлийн хоёр нөхцлийн дор нэмэлттэй шилэн энергийн төлөвийг олж авдаг. Эргэлтийн хурд нь насосны чадлын өөрчлөлтөөс хамаарч өөр өөр байдаг (Зураг 4). Хэдийгээр 2-р зураг дээрх 2-р зураг дээрх шингээлтийн спектр нь 976 нм долгионы урттай гэрлийн шингээлтийн шинж чанар нь бусад долгионы урттай харьцуулахад мэдэгдэхүйц хүчтэй болохыг харуулж байгаа боловч 976 нм долгионы урттай гэрэл харьцангуй том учраас үүнийг насосны гэрлээр олж авдаг. 920 нм. Нөхцөл байдалд бага энерги бага байна. Хэдийгээр өгөгдөл нь 915 нм насосны энергийн төлөвийг шууд харуулаагүй ч 976 нм насосны гэрлийн эх үүсвэр нь өмнөхөөсөө илүү хүчтэй эсрэг оптик дэд профайл үүсгэх чадвартай гэж таамаглах боломжтой хэвээр байна.
Хэдийгээр 976 нм насосны арга нь илүү өндөр шингээлтийн хурдтай, гэрлийн хувиргах үр ашигтай боловч олзны утаснуудын уртыг үр дүнтэйгээр багасгаж, хортой фотоны нөлөөг багасгах боломжтой боловч шилэн боловсруулалт ба холболтын 915 нм насосны горимтой харьцуулахад . Техникийн хувьд илүү хэцүү байдаг. Түүнээс гадна 976 нм долгионы мужид нэгдмэл эслэгийг шингээх спектр хэт нарийн байна. Насосны эх үүсвэрийн температурын хэлбэлзлээс үүдэлтэй долгионы уртын өөрчлөлт нь лазерын гаралтын хүчийг тогтворгүй болгоход хүргэдэг бөгөөд энэхүү насосны технологи нь лазерын дулааны удирдлагын системд маш хатуу шаардлага тавьдаг. Ийм учраас цөөхөн хэдэн лазер үйлдвэрлэгчид Германы IPG, АНУ-ын Когерент-Рофин, АНУ-ын GW болон бусад үйлдвэрлэгчид 976 нм насосны эх үүсвэрийг томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн лазеруудад ашигладаг.
Шуудангийн цаг: 2021 оны 7-р сарын 27