Gjatë dekadës së fundit, me përmirësimin e vazhdueshëm të burimit të pompës dhe strukturës së lazerit, teknologjia e lazerit me fibra është përmirësuar shumë. Bazuar në fibrën optike të dopuar (YDF-Laser) përdoret gjerësisht në kërkimin industrial, shkencor, etj. për shkak të efikasitetit të lartë të konvertimit elektrik-optik, cilësisë dhe stabilitetit më të mirë të rrezes.
Fig1. Shkalla e përthithjes spektrale të materialeve të ndryshme metalike
Lazerët e sotëm me fibër me një modalitet me fuqi të lartë kanë qenë prej kohësh në gjendje të zbatojnë lehtësisht daljen e fuqisë optike dixhitale të nivelit KW, gjë që i bën lazer të tillë në fushën e përpunimit të metaleve. Në të njëjtat kushte të fuqisë së prodhimit të dritës, për shkak të shkallës së ndryshme të përthithjes, lazeri me fibër 1 mikron i bazuar në fibrën e rritur përmirësohet ndjeshëm kur lazeri CO2 prej 10 mikronësh është më efikas se materiali metalik. Figura 1 jep shkallën e përthithjes spektrale të materialeve të ndryshme metalike, e cila mund të shihet nga figura që shumica e materialit metalik në karakteristikat e absorbimit të spektrit shfaq një tendencë për t'u ulur me rritjen e gjatësisë së valës optike. Materiali metalik është padyshim më i fortë se gjatësia e valës së daljes prej rreth 1070 nm në krahasim me gjatësinë e valës së daljes së lazerit CO2 në një lazer CO2 në 10.6um. Në veçanti, shkalla e përthithjes së hekurit metalik nën një gjatësi vale 1070 nm është gati 6 herë më e ulët se kushtet e gjatësisë valore 10.6um.
Fig 2. Absorbimi relativ i fibrës aluminosilikat dhe fosfosilikat (YB) në spektrin 800-1100 nm
Për shkak se fibra optike e përzier ka një karakteristikë shumë të fortë absorbimi prej 976 nm dhe gjatësi vale 915 nm, lazer të tillë pompohen kryesisht nga një lazer gjysmëpërçues (LD) që lëshon gjatësinë e valës së mësipërme. Figura 2 është dy fibra optike tipike të dopuara në shkallën relative të përthithjes prej 800 deri në 1100 nm spektroskopi, dhe ka një kulm të rëndësishëm absorbimi të veçorive afër 915 nm dhe 976 nm. Shkalla e përthithjes së valëve të dritës 976 nm në fibrën e hedhjes së aluminosilikatit është gati tre herë më e madhe se vala e dritës prej 915 nm, dhe shkalla e përthithjes së të parës në fosfosilikat është gati 5 herë më e lartë se e dyta. Një disavantazh i tillë është i ndryshëm, që do të thotë se lazer të tillë miratojnë teknologjinë e pompës LD 976nm për të arritur efikasitet më të lartë të konvertimit optik të dritës. Në të njëjtën kohë, përthithja më e lartë do të thotë gjithashtu reduktim efektiv i gjatësisë së fibrës, duke kufizuar kështu efektet e dëmshme jolineare në një masë të caktuar.
Fig.3 Kurba e Dinoff-it të Fotonit (PD) Humbja e hapave të ndryshëm të Energjisë së Jonit YB.
Aktualisht, lazerët me fibra të rralla të ndotura me veprim të madh duhet të përballen me probleme fotodacionale. Ky problem shkakton një rënie të ndjeshme të fuqisë dalëse të lazerit, stabilitetit dhe jetëgjatësisë së punës. Errësira e fotonit Fenomeni raportohet gjithashtu në një numër të madh lazerësh me fibra të jonizuar. Në përgjithësi konsiderohet se ky fenomen shkaktohet nga një qendër ngjyrash e prodhuar në matricën e xhamit. Studimet e mëparshme kanë propozuar shumë mënyra të mundshme për të zgjidhur këtë dakt të fotonit, duke përfshirë fosforin e ko-dopuar në fibër, duke përdorur lazer 405 nm, fotozbardhje, madje edhe duke përdorur temperaturë të lartë, ndodh një pjekje e zvogëlimit të fotonit të fotonit. . Midis tyre, megjithëse fosfori mund të shtypet në mënyrë efektive, humbja e sfondit dhe hapja numerike janë rritur.
Studimet e mëparshme të ekipit të Koponen, mbi foton më të errët treguan se shpejtësia e marrjes së fotonit varet kryesisht nga përqendrimi i marimangave ngacmuese, që është ndryshimi i gjendjes energjetike të jonit (YB Inversion Rate). Ata zbuluan se shkalla e marrjes së fotoneve ishte proporcionale me 7 herë në shkallën e ndryshimit të energjisë jonike. Një kurbë e humbjeve të shkaktuara nga fotoni me kalimin e kohës në Fig 3 në Fig 3 është dhënë në Fig 3. Të dhënat janë shumë intuitive që shkalla e errësimit të fotonit rritet ndjeshëm me rritjen e ndryshimit të energjisë.
Fig 4, Shpejtësia e kundërt e Energjisë së Jonit YB Si kurba e ndryshimit të fuqisë së pompës nën gjendjen e pompës 976 Nm dhe 920 NM (Supozoni se të dhënat e shkallës së kthimit janë mjaft të qetë kur varianca standarde është më pak se 1%)
Shpejtësia e ndryshimit të gjendjes së energjisë në fibrën e dopuar ndikohet nga masa e fibrës, fuqia e pompës, reagimi i dritës dhe gjatësia e valës së gjatësisë së dritës së pompës. Gjatësia e përshtatshme e valës së dritës së pompës mund të shtypet kryesisht në një masë të madhe. Kthimi i gjendjes së energjisë përkufizohet përafërsisht si një raport i përthithjes fotonik me të njëjtin seksion kryq emetimi në një gjatësi vale të caktuar të dritës së pompës, dhe më pas gjendja energjetike e fibrës së dopuar merret në dy kushte të dritës së pompës prej 976 nm dhe 920 nm. Shpejtësia e kthimit ndryshon me ndryshimin e fuqisë së pompës (Fig 4). Megjithëse spektri i përthithjes në FIG 2 në Figurën 2 të parë tregon se karakteristikat e absorbimit të dritës me gjatësi vale 976 nm është dukshëm më e fortë se gjatësitë e tjera valore, por për shkak se drita me gjatësi vale 976 nm është relativisht e madhe, ajo më në fund merret nga drita e pompës sesa në 920 nm. Energjia më e ulët në gjendje është më e ulët. Megjithëse të dhënat nuk dhanë drejtpërdrejt ndryshimin e gjendjes energjetike të pompës 915 nm, ishte ende e mundur të spekulohej se burimi i dritës së pompës 976 nm ka një potencial më të fortë nënprofilimi anti-optik se i pari.
Megjithëse metoda e pompës 976 nm ka një shkallë më të lartë përthithjeje dhe efikasitet të konvertimit të dritës, ajo mund të zvogëlojë në mënyrë efektive gjatësinë e fibrës së fitimit dhe efekti i dëmshëm i kanache-it të fotonit mund të reduktohet, por ai është në lidhje me modalitetin e pompës 915 nm në trajtimin dhe bashkimin e fibrave . Teknika është më e vështirë. Për më tepër, spektri i absorbimit të fibrës së inkorporuar në intervalin 976 nm është shumë i ngushtë. Ndryshimi i gjatësisë së valës i shkaktuar nga luhatja e temperaturës së burimit të pompës mund të shkaktojë që fuqia dalëse e lazerit të jetë e paqëndrueshme dhe kjo teknologji e pompës ka një kërkesë shumë strikte të sistemit të menaxhimit termik të lazerit. Për shkak të kësaj, vetëm disa prodhues lazer janë si IPG e Gjermanisë, Shtetet e Bashkuara Coherent-Rofin dhe GW e SHBA-së dhe prodhues të tjerë përdorin burimin e pompës 976 nm në lazerët industrialë në shkallë të gjerë.
Koha e postimit: 27 korrik 2021