Durante a última década, com a melhoria contínua da fonte da bomba e da estrutura do laser, a tecnologia do laser de fibra melhorou muito. Com base na fibra óptica dopada (YDF-Laser) é amplamente utilizado em pesquisas industriais, científicas, etc. devido à alta eficiência de conversão elétrico-óptica, melhor qualidade de feixe e estabilidade.
Figura 1. Taxa de absorção espectral de diferentes materiais metálicos
Os lasers de fibra monomodo de alta potência de hoje têm sido capazes de implementar facilmente a saída de potência óptica digital de nível KW, o que torna esses lasers no campo do processamento de metal. Nas mesmas condições de potência de saída de luz, devido às diferentes taxas de absorção, o laser de fibra de 1 mícron baseado na fibra adulta é significativamente melhorado quando o laser de CO2 de 10 mícrons é mais eficiente do que o material metálico. A Fig. 1 dá a taxa de absorção espectral de diferentes materiais metálicos, que pode ser visto pela figura que a maior parte do material metálico nas características de absorção do espectro exibe uma tendência a diminuir à medida que o comprimento de onda óptico aumenta. O material metálico é obviamente mais forte do que o comprimento de onda de saída de cerca de 1070 nm em relação ao comprimento de onda de saída do laser de CO2 em um laser de CO2 a 10,6um. Em particular, a taxa de absorção do ferro metálico sob o comprimento de onda de 1070 nm é quase 6 vezes menor do que as condições de comprimento de onda de 10,6um.
Fig 2. Absorção relativa de fibra de aluminossilicato e fosfosilicato (YB) no espectro de 800-1100 nm
Como a fibra óptica combinada tem uma característica de absorção muito forte de comprimento de onda de 976 nm e 915 nm, esses lasers são bombeados principalmente por um laser semicondutor (LD) que emite o comprimento de onda acima. A Fig. 2 é duas fibras ópticas dopadas típicas para taxas de absorção relativas de espectroscopia de 800 a 1100 nm, e há um pico de absorção de característica significativo próximo a 915 nm e 976 nm. A taxa de absorção de ondas de luz de 976 nm na fibra de despejo de aluminossilicato é quase três vezes a onda de luz de 915 nm, e a taxa de absorção das primeiras no fosfosilicato é quase 5 vezes a última. Essa desvantagem é diferente, o que significa que tais lasers adotam a tecnologia de bomba LD de 976 nm para alcançar maior eficiência de conversão ótica de luz. Ao mesmo tempo, uma absorção mais alta também significa reduzir efetivamente o comprimento da fibra, limitando assim os efeitos não lineares prejudiciais até certo ponto.
Fig.3 Curva de perda de Dinoff de fóton (PD) de diferentes etapas de energia do íon YB.
Atualmente, os lasers de fibra dopada com terras raras de grande ação precisam enfrentar problemas fotodacionais. Este problema causa uma diminuição significativa na potência de saída do laser, estabilidade e vida útil. Escuridão do fóton O fenômeno também é relatado em um grande número de lasers de fibra dopada com íons. É geralmente considerado que este fenômeno é causado por um centro de cor produzido na matriz de vidro. Estudos anteriores propuseram uma série de formas possíveis de resolver este dacte de fóton, incluindo fósforo co-dopado na fibra, usando laser de 405 nm, fotodegradação, mesmo usando alta temperatura, ocorre um recozimento de decimensão de fótons de fótons. . Entre eles, embora o fósforo possa ser efetivamente suprimido, a perda de fundo e a abertura numérica são aumentadas.
Estudos anteriores da equipe Koponen, em fótons mais escuros, mostraram que a velocidade de ingestão de fótons depende muito da concentração de ácaros de excitação, que é a reversão do estado de energia do íon (Taxa de Inversão de YB). Eles descobriram que as taxas de ingestão de fótons eram proporcionais a 7 vezes na taxa de reversão de energia iônica. Uma curva de perdas intiminadas por fótons ao longo do tempo na Fig. 3 na Fig. 3 é dada na Fig. 3. Os dados são muito intuitivos de que a taxa de escurecimento do fóton aumenta acentuadamente com o aumento da reversão de energia.
Fig 4, Taxa de reversão de energia de íon YB como a curva de mudança de energia da bomba sob 976 Nm e 920 NM Condição da bomba (suponha que os dados da taxa de reversão sejam suficientemente suaves quando a variação padrão for inferior a 1%)
A taxa de reversão do estado de energia na fibra dopada é afetada pela massa da fibra, a potência da bomba, o feedback de luz e o comprimento de onda da luz da bomba. O comprimento de onda da luz da bomba adequado pode ser amplamente suprimido em grande medida. A reversão do estado de energia é aproximadamente definida como uma razão de absorção fotônica com a mesma seção transversal de emissão em um determinado comprimento de onda de luz de bomba e, em seguida, o estado de energia da fibra dopada é obtido sob duas condições de luz de bomba de 976 nm e 920 nm. A taxa de reversão varia com a mudança de potência da bomba (Fig 4). Embora o espectro de absorção na FIG 2 no primeiro FiG 2 indique que as características de absorção da luz de comprimento de onda de 976 nm são significativamente mais fortes do que outros comprimentos de onda, mas porque a luz de comprimento de onda de 976 nm é relativamente grande, ela é finalmente obtida por bomba de luz do que em 920 nm. Quanto menor a energia na condição, menor. Embora os dados não forneçam diretamente a reversão do estado de energia da bomba de 915 nm, ainda foi possível especular que a fonte de luz da bomba de 976 nm tem um potencial de subperfil anti-óptico mais forte do que a anterior.
Embora o método de bomba de 976 nm tenha uma maior taxa de absorção e eficiência de conversão de luz, ele pode efetivamente reduzir o comprimento da fibra de ganho e o efeito canache de fóton prejudicial pode ser reduzido, mas é relativo ao modo de bomba de 915 nm no tratamento de fibra e acoplamento . Técnico é mais difícil. Além disso, o espectro de absorção da fibra incorporada na faixa de 976 nm é muito estreito. A mudança do comprimento de onda causada pela flutuação da temperatura da fonte da bomba pode fazer com que a potência de saída do laser fique instável e esta tecnologia de bomba tem um requisito muito restrito do sistema de gerenciamento térmico do laser. Por causa disso, apenas alguns fabricantes de laser são como o IPG da Alemanha, a Coherent-Rofin dos Estados Unidos e a US GW e outros fabricantes usam fonte de bomba de 976 nm em lasers industriais de grande escala.
Horário da postagem: 27 de julho de 2021