Током протекле деценије, уз континуирано побољшање извора пумпе и ласерске структуре, технологија ласера са влакнима је значајно побољшана. Заснован на допираном оптичком влакну (ИДФ-Ласер) има широку примену у индустријским, научним истраживањима итд. због високе ефикасности електрично-оптичке конверзије, бољег квалитета и стабилности зрака.
Фиг. 1. Стопа спектралне апсорпције различитих металних материјала
Данашњи једномодни ласери са влакнима велике снаге већ дуго могу лако да имплементирају дигитални излаз оптичке снаге на нивоу КВ, што такве ласере чини у области обраде метала. Под истим условима излазне снаге светлости, због различите стопе апсорпције, ласер са влакнима од 1 микрона заснован на влакнима за одрасле је значајно побољшан када је ЦО2 ласер од 10 микрона ефикаснији од металног материјала. Слика 1 даје спектралну стопу апсорпције различитих металних материјала, што се може видети са слике да већина металног материјала на апсорпционим карактеристикама спектра показује тенденцију смањења како се оптичка таласна дужина повећава. Метални материјал је очигледно јачи од излазне таласне дужине од око 1070 нм у односу на излазну таласну дужину ЦО2 ласера на ЦО2 ласеру на 10,6ум. Конкретно, стопа апсорпције металног гвожђа испод таласне дужине од 1070 нм је скоро 6 пута нижа од услова таласне дужине од 10,6 ум.
Слика 2. Релативна апсорпција алуминосиликатног и фосфосиликатног (ИБ) влакна на спектру од 800-1100 нм
Пошто комбиновано оптичко влакно има веома јаку апсорпциону карактеристику од 976 нм и 915 нм таласне дужине, такви ласери се углавном пумпају помоћу полупроводничког ласера (ЛД) који емитује горњу таласну дужину. Слика 2 је два типична допирана оптичка влакна за релативне стопе апсорпције од 800 до 1100 нм спектроскопије, и постоји значајна карактеристика апсорпционог врха близу 915 нм и 976 нм. Брзина апсорпције светлосних таласа од 976 нм у влакнима за бацање алуминосиликата је скоро три пута већа од светлосног таласа од 915 нм, а стопа апсорпције првог у фосфосиликату је скоро 5 пута већа. Такав недостатак је другачији, што значи да такви ласери усвајају технологију ЛД пумпе од 976 нм како би постигли већу ефикасност светло-оптичке конверзије. У исто време, већа апсорпција такође значи ефикасно смањење дужине влакна, чиме се до одређене мере ограничавају штетни нелинеарни ефекти.
Слика 3. Крива губитка фотона Динофф-а (ПД) различитих корака ИБ јонске енергије.
Тренутно, ласери са влакнима допираних ретком земљом великог дејства морају да се суоче са проблемима фотодатације. Овај проблем узрокује значајно смањење излазне снаге ласера, стабилности и радног века. Фотонска тама. Овај феномен се такође јавља у великом броју ласера са влакнима допираним јонима. Генерално се сматра да је овај феномен узрокован центром боје који се производи у стакленој матрици. Претходне студије су предложиле много могућих начина за решавање овог фотонског дакта, укључујући ко-допирани фосфор у влакну, коришћењем ласера од 405 нм, фотобељење, чак и коришћењем високе температуре, долази до жарења фотона децимензионисања фотона. . Међу њима, иако се фосфор може ефикасно потиснути, губитак позадине и нумерички отвор су повећани.
Претходне студије Копонен тима, на тамнијем фотону, показале су да брзина уноса фотона у великој мери зависи од концентрације побуђених гриња, што је преокрет енергетског стања јона (ИБ Инверсион Рате). Открили су да су стопе уноса фотона биле пропорционалне 7 пута у стопи преокрета јонске енергије. Крива фотона интиминираних губитака током времена на Слици 3 на Слици 3 дата је на Слици 3. Подаци су веома интуитивни да се стопа замрачења фотона нагло повећава са повећањем преокрета енергије.
Слика 4, Обрнута брзина ИБ јонске енергије као крива промене снаге пумпе испод 976 Нм и 920 НМ стања пумпе (Претпоставите да су подаци о стопи преокрета довољно глатки када је стандардна варијанса мања од 1%)
На брзину преокрета енергетског стања у допираном влакну утичу маса влакна, снага пумпе, повратна спрега светлости и таласна дужина таласне дужине светлости пумпе. Одговарајућа таласна дужина светлости пумпе може се у великој мери потиснути. Преокрет енергетског стања је грубо дефинисан као однос фотонске апсорпције са истим попречним пресеком емисије на одређеној таласној дужини светлости пумпе, а затим се енергетско стање допираног влакна добија под две светлосне услове пумпе од 976 нм и 920 нм. Стопа преокрета варира са променом снаге пумпе (слика 4). Иако апсорпциони спектар на слици 2 на првој слици 2 показује да су карактеристике апсорпције светлости таласне дужине 976 нм знатно јаче од других таласних дужина, али пошто је светлост таласне дужине од 976 нм релативно велика, коначно се добија светлошћу пумпе него у 920 нм. Нижа енергија у стању је нижа. Иако подаци нису директно дали преокрет енергетског стања пумпе од 915 нм, и даље је било могуће спекулисати да извор светлости пумпе од 976 нм има јачи анти-оптички потенцијал суб-профилирања од претходног.
Иако метода пумпе од 976 нм има већу стопу апсорпције и ефикасност конверзије светлости, она може ефикасно да смањи дужину појачаног влакна, а штетни ефекат фотонског канаша се може смањити, али је у односу на режим пумпе од 915 нм на третману и спајању влакана. . Техничко је теже. Штавише, спектар апсорпције уграђеног влакна у опсегу од 976 нм је сувише узак. Промена таласне дужине изазвана флуктуацијом температуре извора пумпе може довести до нестабилности излазне снаге ласера, а ова технологија пумпе има веома строге захтеве за систем управљања топлотом ласера. Због овога, само неколико произвођача ласера је попут немачког ИПГ-а, Сједињених Држава Цохерент-Рофин, а амерички ГВ и други произвођачи користе извор пумпе од 976 нм у великим индустријским ласерима.
Време поста: 27.07.2021