पछिल्लो दशकमा, पम्प स्रोत र लेजर संरचना को निरन्तर सुधार संग, फाइबर लेजर प्रविधि धेरै सुधार भएको छ। डोप गरिएको अप्टिकल फाइबरमा आधारित (YDF-Laser) औद्योगिक, वैज्ञानिक अनुसन्धान, इत्यादिमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ किनभने उच्च विद्युतीय-अप्टिकल रूपान्तरण दक्षता, राम्रो बीम गुणस्तर र स्थिरता।
चित्र १। विभिन्न धातु सामग्री को वर्णक्रमीय अवशोषण दर
आजको उच्च-शक्ति एकल-मोड फाइबर लेजरहरूले लामो समयदेखि डिजिटल KW-स्तर अप्टिकल पावर आउटपुट सजिलै कार्यान्वयन गर्न सक्षम भएका छन्, जसले धातु प्रशोधनको क्षेत्रमा यस्तो लेजरहरू बनाउँछ। एउटै लाइट आउटपुट पावर सर्तहरू अन्तर्गत, फरक अवशोषण दरको कारण, वयस्क फाइबरमा आधारित 1 माइक्रोन फाइबर लेजर महत्त्वपूर्ण रूपमा सुधार हुन्छ जब 10 माइक्रोनको CO2 लेजर धातु सामग्री भन्दा बढी कुशल हुन्छ। चित्र 1 ले विभिन्न धातु सामग्रीहरूको स्पेक्ट्रल अवशोषण दर दिन्छ, जुन चित्रबाट देख्न सकिन्छ कि स्पेक्ट्रमको अवशोषण विशेषताहरूमा अधिकांश धातु सामग्री अप्टिकल तरंगदैर्ध्य बढ्दै जाँदा घट्ने प्रवृत्ति देखाउँछन्। धातु सामग्री स्पष्ट रूपमा 10.6um मा CO2 लेजरमा CO2 लेजरको आउटपुट तरंगदैर्ध्यको सापेक्ष लगभग 1070 एनएमको आउटपुट तरंगदैर्ध्य भन्दा बलियो छ। विशेष गरी, 1070 nm तरंगदैर्ध्य अन्तर्गत धातु फलामको अवशोषण दर 10.6um तरंगदैर्ध्य अवस्थाहरू भन्दा लगभग 6 गुणा कम छ।
चित्र 2. 800-1100 एनएम स्पेक्ट्रममा एल्युमिनोसिलिकेट र फस्फोसिलिकेट (YB) फाइबरको सापेक्ष अवशोषण
किनभने मिश्रित अप्टिकल फाइबरसँग 976 nm र 915 nm तरंगदैर्ध्यको धेरै बलियो अवशोषण विशेषता हुन्छ, त्यस्ता लेजरहरू मुख्यतया सेमीकन्डक्टर लेजर (LD) द्वारा पम्प गरिन्छ जसले माथिको तरंग दैर्ध्य उत्सर्जन गर्दछ। चित्र 2 800 देखि 1100 nm स्पेक्ट्रोस्कोपी को सापेक्ष अवशोषण दर को लागी दुई विशिष्ट डोपेड अप्टिकल फाइबर हो, र त्यहाँ 915 nm र 976 nm को नजिक एक महत्वपूर्ण विशेषता अवशोषण शिखर छ। एल्युमिनोसिलिकेट डम्पिङ फाइबरमा 976nm प्रकाश तरंगहरूको अवशोषण दर 915 एनएमको प्रकाश तरंगको लगभग तीन गुणा हुन्छ, र फस्फोसिलिकेटमा पहिलेको अवशोषण दर पछिल्लोको लगभग 5 गुणा हुन्छ। यस्तो हानि फरक छ, यसको अर्थ हो कि त्यस्ता लेजरहरूले 976nm LD पम्प टेक्नोलोजीलाई उच्च प्रकाश-अप्टिकल रूपान्तरण दक्षता प्राप्त गर्न अपनाउँछन्। एकै समयमा, उच्च अवशोषणको अर्थ फाइबरको लम्बाइलाई प्रभावकारी रूपमा घटाउनु पनि हो, जसले गर्दा हानिकारक ननलाइनर प्रभावहरूलाई निश्चित हदसम्म सीमित गर्दछ।
Fig.3 फोटोन डिनोफको वक्र (PD) विभिन्न YB आयन ऊर्जा चरणहरूको हानि।
वर्तमानमा, ठूलो-अभिनय दुर्लभ पृथ्वी डोपेड फाइबर लेजरहरूले फोटोडेशनल समस्याहरूको सामना गर्न आवश्यक छ। यो समस्या लेजर, स्थिरता र काम जीवन को उत्पादन शक्ति मा एक महत्वपूर्ण कमी निम्त्याउँछ। फोटोन डार्कनेस यो घटना आयन-डोपेड फाइबर लेजरहरूको ठूलो संख्यामा पनि रिपोर्ट गरिएको छ। यो सामान्यतया मानिन्छ कि यो घटना गिलास म्याट्रिक्स मा उत्पादित एक रंग केन्द्र को कारण हो। अघिल्लो अध्ययनहरूले यस फोटोन डक्टलाई समाधान गर्न धेरै सम्भावित तरिकाहरू प्रस्ताव गरेका छन्, फाइबरमा को-डोप गरिएको फस्फोरस सहित, 405 एनएम लेजर प्रयोग गरेर, फोटोब्लिचिंग, उच्च तापक्रम प्रयोग गरेर पनि, फोटोनको डेसिमेन्सिंग फोटोनको एनिलिङ हुन्छ। । तिनीहरू मध्ये, यद्यपि फस्फोरस प्रभावकारी रूपमा दबाउन सकिन्छ, पृष्ठभूमि हानि र संख्यात्मक एपर्चर बढेको छ।
कोपोनेन टोलीको अघिल्लो अध्ययनले फोटान गाढामा देखाएको छ कि फोटोनको सेवन वेग धेरै हदसम्म एक्साइटेशन माइट्सको एकाग्रतामा निर्भर हुन्छ, जुन आयनको ऊर्जा अवस्था रिभर्सल (YB इन्भर्सन रेट) हो। तिनीहरूले फेला पारे कि फोटोन सेवन दरहरू आयनिक ऊर्जा रिभर्सल दरमा 7 गुणा समानुपातिक थिए। समयको साथमा फोटोन इन्टिमिनेटेड हानिको वक्र चित्र 3 मा चित्र 3 मा चित्र 3 मा दिइएको छ। डेटा धेरै सहज छ कि फोटोन डार्किंग दर ऊर्जा रिभर्सलको वृद्धि संग तीव्र रूपमा बढ्छ।
चित्र ४, ९७६ एनएम र ९२० एनएम पम्प अवस्था अन्तर्गत पम्प पावर परिवर्तन कर्भको रूपमा YB आयन ऊर्जा रिभर्स दर (मानक भिन्नता १% भन्दा कम हुँदा रिभर्सल रेट डाटा पर्याप्त रूपमा सहज छ भनेर मान्नुहोस्)
डोप गरिएको फाइबरमा उर्जा राज्य रिभर्सल दर फाइबरको द्रव्यमान, पम्प शक्ति, प्रकाश प्रतिक्रिया, र पम्प प्रकाश तरंग दैर्ध्यको तरंग दैर्ध्यबाट प्रभावित हुन्छ। उपयुक्त पम्प प्रकाश तरंगदैर्ध्य धेरै हदसम्म धेरै हदसम्म दबाउन सकिन्छ। ऊर्जा-राज्य रिभर्सललाई निश्चित पम्प प्रकाश तरंगदैर्ध्यमा समान उत्सर्जन क्रस खण्डको साथ फोटोनिक अवशोषणको अनुपातको रूपमा परिभाषित गरिएको छ, र त्यसपछि डोप गरिएको फाइबरको ऊर्जा अवस्था 976 nm र 920 nm को दुई पम्प प्रकाश अवस्थाहरूमा प्राप्त हुन्छ। उल्टो दर पम्प पावर परिवर्तन (चित्र 4) संग भिन्न हुन्छ। यद्यपि पहिलो चित्र 2 मा FIG 2 मा अवशोषण स्पेक्ट्रमले संकेत गर्दछ कि 976nm तरंगदैर्ध्य प्रकाशको अवशोषण विशेषताहरू अन्य तरंगदैर्ध्यहरू भन्दा उल्लेखनीय रूपमा बलियो छ, तर 976 nm तरंग दैर्ध्यको प्रकाश अपेक्षाकृत ठूलो भएकोले, यो अन्तमा पम्प प्रकाशको तुलनामा प्राप्त हुन्छ। ९२० एनएम अवस्था मा कम ऊर्जा कम छ। यद्यपि डाटाले प्रत्यक्ष रूपमा 915 एनएम पम्पको ऊर्जा अवस्था रिभर्सल दिएको थिएन, यो अझै पनि अनुमान गर्न सम्भव थियो कि 976nm पम्प प्रकाश स्रोतमा पहिलेको भन्दा बलियो एन्टि-अप्टिकल उप-प्रोफाइलिंग क्षमता छ।
यद्यपि 976nm पम्प विधिमा उच्च अवशोषण दर र प्रकाश रूपान्तरण दक्षता छ, यसले प्रभावकारी रूपमा लाभ फाइबरको लम्बाइ घटाउन सक्छ, र हानिकारक फोटोन क्यानाच प्रभाव कम गर्न सकिन्छ, तर यसको फाइबर उपचार र युग्मनमा 915 एनएम पम्प मोडसँग सापेक्ष छ। । प्राविधिक थप गाह्रो छ। यसबाहेक, 976 एनएम दायरामा समावेश गरिएको फाइबरको अवशोषण स्पेक्ट्रम धेरै साँघुरो छ। पम्प स्रोतको तापक्रम उतार-चढावको कारणले हुने तरंगदैर्ध्य परिवर्तनले लेजर आउटपुट पावरलाई अस्थिर बनाउन सक्छ, र यो पम्प टेक्नोलोजीमा लेजरको थर्मल व्यवस्थापन प्रणालीको एकदमै कडा आवश्यकता छ। यसका कारण, जर्मनीको IPG, संयुक्त राज्य अमेरिका कोहेरेन्ट-रोफिन, र US GW र अन्य उत्पादकहरूले ठूला-ठूला औद्योगिक लेजरहरूमा 976 nm पम्प स्रोतहरू प्रयोग गर्छन्।
पोस्ट समय: जुलाई-27-2021