În ultimul deceniu, odată cu îmbunătățirea continuă a sursei pompei și a structurii laserului, tehnologia laser cu fibră s-a îmbunătățit considerabil. Bazat pe fibra optică dopată (YDF-Laser) este utilizat pe scară largă în cercetarea industrială, științifică etc. datorită eficienței ridicate a conversiei electrice-optice, calității și stabilității fasciculului mai bune.
Fig1. Rata de absorbție spectrală a diferitelor materiale metalice
Laserele cu fibră monomod de mare putere de astăzi au putut de mult să implementeze cu ușurință puterea optică digitală la nivel KW, ceea ce face astfel de lasere în domeniul prelucrării metalelor. În aceleași condiții de putere de ieșire a luminii, datorită ratei de absorbție diferite, laserul cu fibră de 1 micron bazat pe fibra adultă este îmbunătățit semnificativ atunci când laserul CO2 de 10 microni este mai eficient decât materialul metalic. Fig. 1 prezintă rata de absorbție spectrală a diferitelor materiale metalice, ceea ce poate fi văzut din figură că majoritatea materialului metalic cu caracteristicile de absorbție ale spectrului prezintă o tendință de scădere pe măsură ce lungimea de undă optică crește. Materialul metalic este evident mai puternic decât lungimea de undă de ieșire de aproximativ 1070 nm în raport cu lungimea de undă de ieșire a laserului CO2 la un laser CO2 la 10,6um. În special, rata de absorbție a fierului metalic sub lungimea de undă de 1070 nm este de aproape 6 ori mai mică decât condițiile de lungime de undă de 10,6 um.
Fig 2. Absorbția relativă a fibrei de aluminosilicat și fosfosilicat (YB) pe spectrul 800-1100 nm
Deoarece fibra optică amestecată are o caracteristică de absorbție foarte puternică de lungimi de undă de 976 nm și 915 nm, astfel de lasere sunt pompate în principal de un laser semiconductor (LD) care emite lungimea de undă de mai sus. Fig. 2 reprezintă două fibre optice dopate tipice la rate relative de absorbție de 800 până la 1100 nm spectroscopie și există un vârf semnificativ de absorbție în apropiere de 915 nm și 976 nm. Rata de absorbție a undelor luminoase de 976 nm în fibra de dumping de aluminosilicat este de aproape trei ori mai mare decât unda luminoasă de 915 nm, iar rata de absorbție a primei în fosfosilicat este de aproape 5 ori mai mare decât cea din urmă. Un astfel de dezavantaj este diferit, ceea ce înseamnă că astfel de lasere adoptă tehnologia pompei LD 976nm pentru a obține o eficiență mai mare de conversie optică a luminii. În același timp, o absorbție mai mare înseamnă și reducerea efectivă a lungimii fibrei, limitând astfel efectele neliniare dăunătoare într-o anumită măsură.
Fig.3 Curba pierderii fotonului Dinoff (PD) a diferitelor trepte de energie ionică YB.
În prezent, laserele cu fibre dopate cu pământuri rare cu acțiune mare trebuie să se confrunte cu probleme fotodaționale. Această problemă provoacă o scădere semnificativă a puterii de ieșire a laserului, a stabilității și a duratei de viață. Întunericul fotonului Fenomenul este raportat și într-un număr mare de lasere cu fibre dopate cu ioni. În general, se consideră că acest fenomen este cauzat de un centru de culoare produs în matricea de sticlă. Studiile anterioare au propus o mulțime de modalități posibile de a rezolva acest dac fotonic, inclusiv fosforul co-dopat în fibră, folosind laser de 405 nm, fotoalbire, chiar și folosind temperatură înaltă, are loc o recoacere a decimensării fotonului fotonului. . Printre acestea, deși fosforul poate fi suprimat eficient, pierderea de fond și deschiderea numerică sunt crescute.
Studiile anterioare ale echipei Koponen, asupra fotonului mai întunecat, au arătat că viteza de absorbție a fotonului depinde în mare măsură de concentrația acarienilor de excitație, care este inversarea stării energetice a ionului (Rata de inversare YB). Ei au descoperit că ratele de aport de fotoni au fost proporționale cu de 7 ori rata de inversare a energiei ionice. O curbă a pierderilor intimate de fotoni în timp în Fig 3 din Fig 3 este dată în Fig 3. Datele sunt foarte intuitive că rata de întunecare a fotonului crește brusc odată cu creșterea inversării energiei.
Fig 4, Rata inversă a energiei ionilor YB Ca curba de schimbare a puterii pompei sub 976 Nm și 920 NM Condiția pompei (Să presupunem că datele ratei de inversare sunt suficient de netede atunci când variația standard este mai mică de 1%)
Rata de inversare a stării de energie în fibra dopată este afectată de masa fibrei, puterea pompei, feedback-ul luminii și lungimea de undă a lungimii de undă a luminii pompei. Lungimea de undă adecvată a luminii pompei poate fi în mare măsură suprimată în mare măsură. Inversarea stării de energie este definită aproximativ ca un raport al absorbției fotonice cu aceeași secțiune transversală de emisie la o anumită lungime de undă a luminii pompei, iar apoi starea energetică a fibrei dopate este obținută în două condiții de lumină de pompă de 976 nm și 920 nm. Rata de inversare variază în funcție de schimbarea puterii pompei (Fig 4). Deși spectrul de absorbție din fig. 2 din prima fig. 2 indică faptul că caracteristicile de absorbție ale luminii cu lungimea de undă de 976 nm sunt semnificativ mai puternice decât alte lungimi de undă, dar deoarece lumina cu lungimea de undă de 976 nm este relativ mare, în cele din urmă este obținută prin pompa de lumină decât în 920 nm. Energia inferioară în stare este mai mică. Deși datele nu au dat direct inversarea stării energetice a pompei de 915 nm, a fost totuși posibil să se speculeze că sursa de lumină a pompei de 976 nm are un potențial de subprofilare anti-optic mai puternic decât prima.
Deși metoda pompei de 976 nm are o rată de absorbție mai mare și o eficiență de conversie a luminii, poate reduce în mod eficient lungimea fibrei de câștig, iar efectul dăunător de foton canache poate fi redus, dar este raportat la modul de pompă de 915 nm pentru tratarea și cuplarea fibrelor. . Tehnic este mai dificil. Mai mult, spectrul de absorbție al fibrei încorporate în domeniul de 976 nm este prea îngust. Modificarea lungimii de undă cauzată de fluctuația temperaturii sursei pompei poate determina instabilitatea puterii de ieșire a laserului, iar această tehnologie de pompă are o cerință foarte strictă a sistemului de management termic al laserului. Din acest motiv, doar câțiva producători de lasere sunt ca IPG din Germania, Statele Unite ale Americii Coherent-Rofin și GW din SUA și alți producători folosesc sursa de pompă de 976 nm în lasere industriale la scară largă.
Ora postării: 27-iul-2021