I løpet av det siste tiåret, med kontinuerlig forbedring av pumpekilden og laserstrukturen, har fiberlaserteknologien blitt kraftig forbedret. Basert på dopet optisk fiber (YDF-Laser) er mye brukt i industriell, vitenskapelig forskning, etc. på grunn av høy elektrisk-optisk konvertering effektivitet, bedre strålekvalitet og stabilitet.
Figur 1. Spektral absorpsjonshastighet for forskjellige metallmaterialer
Dagens høyeffekts enkeltmodusfiberlasere har lenge vært i stand til å enkelt implementere digitalt optisk effektuttak på KW-nivå, noe som gjør slike lasere innen metallbehandling. Under de samme lysutgangseffektforholdene, på grunn av den forskjellige absorpsjonshastigheten, blir 1 mikron fiberlaseren basert på den voksne fiberen betydelig forbedret når CO2-laseren på 10 mikron er mer effektiv enn metallmaterialet. Fig. 1 gir den spektrale absorpsjonshastigheten til forskjellige metallmaterialer, som kan sees fra figuren at det meste av metallmaterialet på absorpsjonskarakteristikkene til spekteret viser en tendens til å avta når den optiske bølgelengden øker. Metallmaterialet er åpenbart sterkere enn utgangsbølgelengden på omtrent 1070 nm i forhold til utgangsbølgelengden til CO2-laseren ved en CO2-laser ved 10,6um. Spesielt er absorpsjonshastigheten til metalljernet under 1070 nm bølgelengde nesten 6 ganger lavere enn 10,6 um bølgelengdeforholdene.
Fig 2. Relativ absorpsjon av aluminosilikat og fosfosilikat (YB) fiber på 800-1100 nm spektrum
Fordi den blandede optiske fiberen har en veldig sterk absorpsjonskarakteristikk på 976 nm og 915 nm bølgelengde, pumpes slike lasere hovedsakelig av en halvlederlaser (LD) som sender ut ovennevnte bølgelengde. Fig. 2 er to typiske dopede optiske fibre med relative absorpsjonshastigheter på 800 til 1100 nm spektroskopi, og det er en betydelig funksjonsabsorpsjonstopp nær 915 nm og 976 nm. Absorpsjonshastigheten til 976 nm lysbølger i aluminiumsilikatdumpende fiber er nesten tre ganger lysbølgen på 915 nm, og absorpsjonshastigheten til førstnevnte i fosfosilikatet er nesten 5 ganger sistnevnte. En slik ulempe er annerledes, noe som betyr at slike lasere tar i bruk 976nm LD-pumpeteknologi for å oppnå høyere lys-optisk konverteringseffektivitet. Samtidig betyr høyere absorpsjon også effektivt å redusere lengden på fiberen, og dermed begrense skadelige ikke-lineære effekter til en viss grad.
Fig.3 Kurve for Foton Dinoff (PD) Tap av forskjellige YB Ion energitrinn.
For tiden trenger storvirkende sjeldne jordarts-dopet fiberlasere å møte fotodasjonsproblemer. Dette problemet forårsaker en betydelig reduksjon i utgangseffekten til laseren, stabilitet og arbeidsliv. Photon Darkness Fenomenet er også rapportert i et stort antall ionedopede fiberlasere. Det anses generelt at dette fenomenet er forårsaket av et fargesenter produsert i glassmatrisen. Tidligere studier har foreslått mange mulige måter å løse denne foton-dakten på, inkludert co-dopet fosfor i fiberen, ved bruk av 405 nm laser, fotobleking, selv ved bruk av høy temperatur, en utglødning av foton-desimensering av foton oppstår. . Blant dem, selv om fosfor effektivt kan undertrykkes, økes bakgrunnstapet og den numeriske blenderåpningen.
Tidligere studier av Koponen-teamet på foton mørkere viste at fotoninntakshastigheten i stor grad avhenger av konsentrasjonen av eksitasjonsmidd, som er reverseringen av energitilstanden til ionet (YB Inversion Rate). De fant at fotoninntakshastigheter var proporsjonale med 7 ganger i reverseringshastigheten for ionisk energi. En kurve over foton-intimede tap over tid i Fig. 3 i Fig. 3 er gitt i Fig. 3. Dataene er svært intuitive at foton-mørkingshastigheten øker kraftig med økningen av energireversering.
Fig. 4, YB Ion Energy Revers Rate Som Pumpe Power Change Curve under 976 Nm og 920 NM Pumpetilstand (anta at reverseringshastighetsdataene er tilstrekkelig jevne når standardavviket er mindre enn 1%)
Energitilstandsreverseringshastigheten i den dopede fiberen påvirkes av fibermassen, pumpeeffekten, lystilbakekoblingen og bølgelengden til pumpelysbølgelengden. Egnet pumpelysbølgelengde kan i stor grad undertrykkes i stor grad. Energitilstandsreverseringen er grovt definert som et forhold mellom fotonisk absorpsjon med samme emisjonstverrsnitt ved en viss pumpelysbølgelengde, og deretter oppnås energitilstanden til den dopede fiberen under to pumpelysforhold på 976 nm og 920 nm. Reverseringshastigheten varierer med endringen av pumpeeffekten (fig 4). Selv om absorpsjonsspekteret i FIG 2 i den første FIG 2 indikerer at absorpsjonskarakteristikkene til 976 nm bølgelengdelyset er betydelig sterkere enn andre bølgelengder, men fordi 976 nm bølgelengdelyset er relativt stort, oppnås det til slutt med pumpelys enn i 920 nm. Den lavere energien i tilstanden er lavere. Selv om dataene ikke direkte ga energitilstanden reversering av 915 nm pumpe, var det fortsatt mulig å spekulere i at 976 nm pumpelyskilden har et sterkere anti-optisk sub-profileringspotensial enn den tidligere.
Selv om 976nm-pumpemetoden har en høyere absorpsjonshastighet og lyskonverteringseffektivitet, kan den effektivt redusere lengden på forsterkningsfiberen, og den skadelige fotoncanache-effekten kan reduseres, men den er i forhold til 915 nm pumpemodus for fiberbehandling og kobling . Teknisk er vanskeligere. Dessuten er absorpsjonsspekteret til den inkorporerte fiberen i 976 nm-området for smalt. Bølgelengdeendringen forårsaket av temperatursvingningene til pumpekilden kan føre til at laserutgangseffekten blir ustabil, og denne pumpeteknologien har et veldig strengt krav til laserens termiske styringssystem. På grunn av dette er bare noen få laserprodusenter som Tysklands IPG, USA Coherent-Rofin, og USAs GW og andre produsenter bruker 976 nm pumpekilde i storskala industrielle lasere.
Innleggstid: 27. juli 2021