Matul l-aħħar għaxar snin, bit-titjib kontinwu tas-sors tal-pompa u l-istruttura tal-lejżer, it-teknoloġija tal-laser tal-fibra tjiebet ħafna. Ibbażat fuq il-fibra ottika drogata (YDF-Laser) tintuża ħafna fir-riċerka industrijali, xjentifika, eċċ minħabba effiċjenza għolja ta 'konverżjoni elettrika-ottika, kwalità tar-raġġ aħjar u stabbiltà.
Fig1. Rata ta 'assorbiment spettrali ta' materjali differenti tal-metall
Il-lejżers tal-fibra b'modalità waħda ta 'qawwa għolja tal-lum ilhom kapaċi jimplimentaw faċilment output ta' qawwa ottika ta 'livell KW diġitali, li jagħmel tali lejżers fil-qasam tal-ipproċessar tal-metall. Taħt l-istess kundizzjonijiet tal-qawwa tal-ħruġ tad-dawl, minħabba r-rata ta 'assorbiment differenti, il-laser tal-fibra ta' 1 mikron ibbażat fuq il-fibra adulta jitjieb b'mod sinifikanti meta l-lejżer CO2 ta '10 mikroni jkun aktar effiċjenti mill-materjal tal-metall. Fig 1 tagħti r-rata ta 'assorbiment spettrali ta' materjali tal-metall differenti, li tista 'tidher mill-figura li ħafna mill-materjal tal-metall fuq il-karatteristiċi ta' assorbiment tal-ispettru juri tendenza li jonqos hekk kif tiżdied il-wavelength ottiku. Il-materjal tal-metall huwa ovvjament aktar b'saħħtu mill-wavelength tal-ħruġ ta 'madwar 1070 nm relattiv għall-wavelength tal-ħruġ tal-laser CO2 f'laser CO2 f'10.6um. B'mod partikolari, ir-rata ta 'assorbiment tal-ħadid tal-metall taħt wavelength ta' 1070 nm hija kważi 6 darbiet inqas mill-kundizzjonijiet ta 'wavelength ta' 10.6um.
Fig 2. Assorbiment relattiv tal-fibra tal-aluminosilikat u fosfosilikat (YB) fuq spettru 800-1100 nm
Minħabba li l-fibra ottika mħallta għandha karatteristika ta 'assorbiment qawwija ħafna ta' wavelength ta '976 nm u 915 nm, lejżers bħal dawn huma prinċipalment ippumpjat minn laser semikonduttur (LD) li jarmi t-tul ta' mewġ ta 'hawn fuq. Fig 2 hija żewġ fibri ottiċi drogati tipiċi għal rati ta 'assorbiment relattivi ta' spettroskopija ta '800 sa 1100 nm, u hemm quċċata ta' assorbiment ta 'karatteristika sinifikanti qrib 915 nm u 976 nm. Ir-rata ta 'assorbiment ta' mewġ tad-dawl ta '976nm fil-fibra tad-dumping ta' l-aluminosilikat hija kważi tliet darbiet il-mewġa tad-dawl ta '915 nm, u r-rata ta' assorbiment ta 'l-ewwel fil-fosfosilikat hija kważi 5 darbiet ta' l-aħħar. Tali żvantaġġ huwa differenti, li jfisser li lejżers bħal dawn jadottaw teknoloġija tal-pompa LD 976nm biex tinkiseb effiċjenza ogħla ta 'konverżjoni tad-dawl ottiku. Fl-istess ħin, assorbiment ogħla jfisser ukoll tnaqqas b'mod effettiv it-tul tal-fibra, u b'hekk tillimita l-effetti mhux lineari ta 'ħsara sa ċertu punt.
Fig.3 Kurva ta 'Photon Dinoff (PD) Telf ta' Passi ta 'Enerġija tal-Ion YB Differenti.
Fil-preżent, lasers tal-fibra drogati tad-dinja rari li jaġixxu kbar jeħtieġ li jiffaċċjaw problemi fotodazzjonali. Din il-problema tikkawża tnaqqis sinifikanti fil-qawwa tal-ħruġ tal-laser, l-istabbiltà u l-ħajja tax-xogħol. Photon Darkness Il-fenomenu huwa rrappurtat ukoll f'numru kbir ta 'lejżers tal-fibra drogati bil-jone. Ġeneralment jitqies li dan il-fenomenu huwa kkawżat minn ċentru tal-kulur prodott fil-matriċi tal-ħġieġ. Studji preċedenti pproponew ħafna mod possibbli biex isolvu dan photon dacte, inkluż fosfru ko-doped fil-fibra, bl-użu tal-laser 405 nm, photobleaching, anke bl-użu ta 'temperatura għolja, isseħħ ittemprar ta' photon decimensing ta 'photon. . Fosthom, għalkemm il-fosfru jista 'jiġi mrażżan b'mod effettiv, it-telf fl-isfond u l-apertura numerika jiżdiedu.
Studji preċedenti tat-tim Koponen, fuq photon jiskuraw urew li l-veloċità tad-dħul tal-foton tiddependi ħafna fuq il-konċentrazzjoni ta 'dud ta' eċċitazzjoni, li hija t-treġġigħ lura tal-istat tal-enerġija tal-jone (Rata ta 'Inverżjoni YB). Sabu li r-rati ta 'teħid ta' fotoni kienu proporzjonali għal 7 darbiet fir-rata ta 'treġġigħ lura tal-enerġija jonika. Kurva ta 'telf intiminat tal-foton matul iż-żmien f'Fig 3 f'Fig 3 tingħata f'Fig 3. Id-dejta hija intuwittiva ħafna li r-rata ta 'skura tal-foton tiżdied b'mod qawwi maż-żieda tat-treġġigħ lura tal-enerġija.
Fig 4, YB Ion Energy Reverse Rate Peress li l-Kurva tal-Bidla tal-Qawwa tal-Pompa taħt 976 Nm u 920 NM Kundizzjoni tal-Pompa (Assumi li d-dejta tar-rata tat-treġġigħ lura hija bla xkiel biżżejjed meta l-varjanza standard tkun inqas minn 1%)
Ir-rata ta 'treġġigħ lura tal-istat tal-enerġija fil-fibra drogata hija affettwata mill-massa tal-fibra, il-qawwa tal-pompa, ir-rispons tad-dawl, u l-wavelength tal-wavelength tad-dawl tal-pompa. Wavelength tad-dawl tal-pompa adattat jista 'jiġi mrażżan fil-biċċa l-kbira. It-treġġigħ lura ta 'l-istat ta' l-enerġija huwa definit bejn wieħed u ieħor bħala proporzjon ta 'assorbiment fotoniku bl-istess sezzjoni trasversali ta' emissjoni f'ċertu wavelength tad-dawl tal-pompa, u mbagħad l-istat ta 'enerġija tal-fibra drogata jinkiseb taħt żewġ kundizzjonijiet tad-dawl tal-pompa ta' 976 nm u 920 nm. Ir-rata tat-treġġigħ lura tvarja skont il-bidla tal-qawwa tal-pompa (Fig 4). Għalkemm l-ispettru ta 'assorbiment fil-FIG 2 fl-ewwel FiG 2 jindika li l-karatteristiċi ta' assorbiment tad-dawl ta 'wavelength ta' 976nm huwa b'mod sinifikanti aktar b'saħħtu minn wavelengths oħra, iżda minħabba li d-dawl ta 'wavelength ta' 976 nm huwa relattivament kbir, finalment jinkiseb mid-dawl tal-pompa milli f' 920 nm. L-enerġija aktar baxxa fil-kundizzjoni hija aktar baxxa. Għalkemm id-dejta ma tatx direttament it-treġġigħ lura tal-istat tal-enerġija tal-pompa ta '915 nm, xorta kien possibbli li wieħed jispekula li s-sors tad-dawl tal-pompa 976nm għandu potenzjal ta' sub-profiling anti-ottiku aktar b'saħħtu mill-ewwel.
Għalkemm il-metodu tal-pompa ta '976nm għandu rata ta' assorbiment ogħla u effiċjenza ta 'konverżjoni tad-dawl, jista' effettivament inaqqas it-tul tal-fibra tal-qligħ, u l-effett ta 'canache foton dannuż jista' jitnaqqas, iżda relattiv tiegħu għall-modalità tal-pompa 915 nm fuq it-trattament tal-fibra u l-akkoppjar . Tekniku huwa aktar diffiċli. Barra minn hekk, l-ispettru ta 'assorbiment tal-fibra inkorporata fil-medda ta' 976 nm huwa dejjaq wisq. Il-bidla tal-wavelength ikkawżata mill-varjazzjoni fit-temperatura tas-sors tal-pompa tista 'tikkawża li l-qawwa tal-ħruġ tal-lejżer tkun instabbli, u din it-teknoloġija tal-pompa għandha rekwiżit strett ħafna tas-sistema ta' ġestjoni termali tal-laser. Minħabba dan, ftit manifatturi tal-lejżer biss huma bħall-IPG tal-Ġermanja, l-Istati Uniti Coerent-Rofin, u l-GW tal-Istati Uniti u manifatturi oħra jużaw sors ta 'pompa ta' 976 nm f'lasers industrijali fuq skala kbira.
Ħin tal-post: Lulju-27-2021