Tijdens het afgelopen decennium, met de continue verbetering van de pompbron en laserstructuur, is de fiberlasertechnologie sterk verbeterd. Gebaseerd op de gedoteerde optische vezel (YDF-Laser) wordt veel gebruikt in industrieel, wetenschappelijk onderzoek, enz. vanwege de hoge elektrisch-optische conversie-efficiëntie, betere bundelkwaliteit en stabiliteit.
Figuur 1. Spectrale absorptiesnelheid van verschillende metalen materialen
De huidige high-power single-mode fiberlasers zijn al lang in staat om eenvoudig digitale KW-niveau optische vermogensoutput te implementeren, waardoor dergelijke lasers op het gebied van metaalbewerking worden gebruikt. Onder dezelfde lichtuitgangsvermogens, vanwege de verschillende absorptiesnelheid, wordt de 1 micron-vezellaser op basis van de volwassen vezel aanzienlijk verbeterd wanneer de CO2-laser van 10 micron efficiënter is dan het metalen materiaal. Fig. 1 geeft de spectrale absorptiesnelheid van verschillende metalen materialen, wat blijkt uit de figuur dat het grootste deel van het metalen materiaal op de absorptiekenmerken van het spectrum een neiging vertoont om af te nemen naarmate de optische golflengte toeneemt. Het metalen materiaal is duidelijk sterker dan de uitgangsgolflengte van ongeveer 1070 nm ten opzichte van de uitgangsgolflengte van de CO2-laser bij een CO2-laser van 10,6 um. In het bijzonder is de absorptiesnelheid van het metaalijzer onder een golflengte van 1070 nm bijna 6 keer lager dan de golflengteomstandigheden van 10,6 um.
Fig 2. Relatieve absorptie van aluminosilicaat en fosfosilicaat (YB) vezels op 800-1100 nm spectrum
Omdat de gemengde optische vezel een zeer sterke absorptiekarakteristiek heeft van 976 nm en 915 nm golflengte, worden dergelijke lasers voornamelijk gepompt door een halfgeleiderlaser (LD) die de bovengenoemde golflengte uitzendt. Fig. 2 is twee typische gedoteerde optische vezels met relatieve absorptiesnelheden van 800 tot 1100 nm spectroscopie, en er is een significante kenmerkende absorptiepiek in de buurt van 915 nm en 976 nm. De absorptiesnelheid van 976 nm lichtgolven in de aluminosilicaat-dumpvezel is bijna drie keer de lichtgolf van 915 nm, en de absorptiesnelheid van de eerste in het fosfosilicaat is bijna 5 keer de laatste. Een dergelijk nadeel is anders, wat betekent dat dergelijke lasers 976nm LD-pomptechnologie gebruiken om een hogere licht-optische conversie-efficiëntie te bereiken. Tegelijkertijd betekent een hogere absorptie ook een effectieve vermindering van de lengte van de vezel, waardoor schadelijke niet-lineaire effecten tot op zekere hoogte worden beperkt.
Fig.3 Curve van foton Dinoff (PD) Verlies van verschillende YB-ionenenergiestappen.
Op dit moment moeten grootwerkende, met zeldzame aarde gedoteerde vezellasers worden geconfronteerd met fotodateringsproblemen. Dit probleem veroorzaakt een aanzienlijke afname van het uitgangsvermogen van de laser, de stabiliteit en de levensduur. Photon Darkness Het fenomeen wordt ook gerapporteerd in een groot aantal ion-gedoteerde fiberlasers. Algemeen wordt aangenomen dat dit fenomeen wordt veroorzaakt door een kleurcentrum dat in de glasmatrix wordt gevormd. Eerdere studies hebben veel mogelijke manieren voorgesteld om dit foton-dacte op te lossen, inclusief co-gedoteerde fosfor in de vezel, met behulp van 405 nm laser, fotobleken, zelfs met hoge temperatuur, een uitgloeiing van foton die decimensie van foton optreedt. . Onder hen, hoewel de fosfor effectief kan worden onderdrukt, worden het achtergrondverlies en de numerieke apertuur vergroot.
Eerdere studies van het Koponen-team, op fotonen die donkerder waren, toonden aan dat de opnamesnelheid van fotonen grotendeels afhangt van de concentratie van excitatiemijten, wat de omkering van de energietoestand van het ion is (YB-inversiesnelheid). Ze ontdekten dat de opnamesnelheid van fotonen evenredig was met 7 keer de omkeringssnelheid van de ionische energie. Een curve van door fotonen geïntimideerde verliezen in de loop van de tijd in figuur 3 in figuur 3 wordt gegeven in figuur 3. De gegevens zijn zeer intuïtief dat de fotonverduisteringssnelheid sterk toeneemt met de toename van energieomkering.
Fig 4, YB Ion Energy Reverse Rate As the Pump Power Change Curve onder 976 Nm en 920 NM Pompconditie (neem aan dat de omkeringssnelheidsgegevens voldoende gelijkmatig zijn wanneer de standaardvariantie minder dan 1% is)
De omkeersnelheid van de energietoestand in de gedoteerde vezel wordt beïnvloed door de massa van de vezel, het pompvermogen, de lichtterugkoppeling en de golflengte van de golflengte van het pomplicht. Geschikte pomplichtgolflengte kan grotendeels worden onderdrukt. De omkering van de energietoestand wordt ruwweg gedefinieerd als een verhouding van fotonische absorptie met dezelfde emissiedoorsnede bij een bepaalde golflengte van het pomplicht, en vervolgens wordt de energietoestand van de gedoteerde vezel verkregen onder twee pomplichtomstandigheden van 976 nm en 920 nm. De omkeersnelheid varieert met de verandering van het pompvermogen (Fig 4). Hoewel het absorptiespectrum in FIG 2 in de eerste figuur 2 aangeeft dat de absorptie-eigenschappen van het licht met een golflengte van 976 nm aanzienlijk sterker zijn dan die van andere golflengten, maar omdat het licht met een golflengte van 976 nm relatief groot is, wordt het uiteindelijk verkregen door pomplicht dan in 920nm. De lagere energie in de conditie is lager. Hoewel de gegevens niet direct de omkering van de energietoestand van de 915 nm-pomp gaven, was het nog steeds mogelijk om te speculeren dat de 976nm-pomplichtbron een sterker anti-optisch subprofileringspotentieel heeft dan de eerste.
Hoewel de 976nm-pompmethode een hogere absorptiesnelheid en lichtconversie-efficiëntie heeft, kan deze de lengte van de versterkingsvezel effectief verminderen en kan het schadelijke foton-canache-effect worden verminderd, maar het is relatief ten opzichte van de 915 nm-pompmodus voor vezelbehandeling en koppeling . Technisch is het moeilijker. Bovendien is het absorptiespectrum van de ingebouwde vezel in het bereik van 976 nm te smal. De golflengteverandering die wordt veroorzaakt door de temperatuurschommeling van de pompbron kan ervoor zorgen dat het uitgangsvermogen van de laser onstabiel wordt, en deze pomptechnologie stelt zeer strenge eisen aan het thermische beheersysteem van de laser. Hierdoor zijn er maar een paar laserfabrikanten zoals het Duitse IPG, de Verenigde Staten Coherent-Rofin, en de Amerikaanse GW en andere fabrikanten gebruiken een 976 nm pompbron in grootschalige industriële lasers.
Posttijd: 27 juli-2021