Under det senaste decenniet, med den kontinuerliga förbättringen av pumpkällan och laserstrukturen, har fiberlasertekniken förbättrats avsevärt. Baserat på den dopade optiska fibern (YDF-Laser) används ofta i industriell, vetenskaplig forskning, etc. på grund av hög elektrisk-optisk omvandlingseffektivitet, bättre strålkvalitet och stabilitet.
Figur 1. Spektral absorptionshastighet för olika metallmaterial
Dagens högeffekts single-mode fiberlasrar har länge kunnat enkelt implementera digital KW-nivå optisk effekt, vilket gör sådana lasrar inom metallbearbetning. Under samma ljusutgångseffektförhållanden, på grund av den olika absorptionshastigheten, förbättras 1 mikron fiberlasern baserad på den vuxna fibern avsevärt när CO2-lasern på 10 mikron är mer effektiv än metallmaterialet. Fig. 1 visar den spektrala absorptionshastigheten för olika metallmaterial, vilket kan ses från figuren att det mesta av metallmaterialet på spektrumets absorptionsegenskaper uppvisar en tendens att minska när den optiska våglängden ökar. Metallmaterialet är uppenbarligen starkare än den utgående våglängden på cirka 1070 nm i förhållande till den utgående våglängden från CO2-lasern vid en CO2-laser vid 10,6 um. I synnerhet är absorptionshastigheten för metalljärn under 1070 nm våglängd nästan 6 gånger lägre än 10,6 um våglängdsförhållandena.
Fig 2. Relativ absorption av aluminosilikat och fosfosilikat (YB) fiber på 800-1100 nm spektrum
Eftersom den blandade optiska fibern har en mycket stark absorptionskaraktäristik på 976 nm och 915 nm våglängder, pumpas sådana lasrar huvudsakligen av en halvledarlaser (LD) som avger ovanstående våglängd. Fig. 2 är två typiska dopade optiska fibrer med relativa absorptionshastigheter på 800 till 1100 nm spektroskopi, och det finns en signifikant egenskapsabsorptionstopp nära 915 nm och 976 nm. Absorptionshastigheten för 976 nm ljusvågor i aluminiumsilikatdumpningsfibern är nästan tre gånger ljusvågen på 915 nm, och absorptionshastigheten för den förra i fosfosilikatet är nästan 5 gånger den senare. En sådan nackdel är annorlunda, vilket innebär att sådana lasrar använder 976nm LD-pumpteknologi för att uppnå högre ljusoptisk konverteringseffektivitet. Samtidigt innebär högre absorption också att fibrernas längd reduceras effektivt, vilket i viss mån begränsar skadliga olinjära effekter.
Fig.3 Kurva för Photon Dinoff (PD) Förlust av olika YB-jonenergisteg.
För närvarande måste storverkande sällsynta jordartsmetalldopade fiberlasrar möta fotodationsproblem. Detta problem orsakar en betydande minskning av laserns uteffekt, stabilitet och livslängd. Photon Darkness Fenomenet rapporteras även i ett stort antal jondopade fiberlasrar. Det anses allmänt att detta fenomen orsakas av ett färgcentrum producerat i glasmatrisen. Tidigare studier har föreslagit många möjliga sätt att lösa denna fotondakt, inklusive samdopad fosfor i fibern, med hjälp av 405 nm laser, fotoblekning, även med användning av hög temperatur, en glödgning av foton decimensering av foton inträffar. . Bland dem, även om fosfor effektivt kan undertryckas, ökar bakgrundsförlusten och den numeriska bländaren.
Tidigare studier av Koponen-teamet på foton mörkare visade att fotonintagshastigheten till stor del beror på koncentrationen av excitationskvalster, vilket är jonens energitillståndsreversering (YB Inversion Rate). De fann att fotonintagshastigheten var proportionell mot 7 gånger i den joniska energiomkastningshastigheten. En kurva av fotonintiminerade förluster över tid i fig 3 i fig 3 ges i fig 3. Uppgifterna är mycket intuitiva att fotonförmörkningshastigheten ökar kraftigt med ökningen av energiomkastningen.
Fig. 4, YB Jonenergi omvänd frekvens som pumpeffektändringskurvan under 976 Nm och 920 NM pumptillstånd (antag att data för omkastningshastigheten är tillräckligt jämn när standardvariationen är mindre än 1 %)
Omkastningshastigheten för energitillståndet i den dopade fibern påverkas av fiberns massa, pumpeffekten, ljusåterkopplingen och våglängden för pumpens ljusvåglängd. Lämplig pumpljusvåglängd kan till stor del undertryckas i stor utsträckning. Energitillståndsomkastningen definieras grovt som ett förhållande mellan fotonisk absorption med samma emissionstvärsnitt vid en viss pumpljusvåglängd, och sedan erhålls energitillståndet för den dopade fibern under två pumpljusförhållanden på 976 nm och 920 nm. Reverseringshastigheten varierar med pumpeffektändringen (Fig 4). Även om absorptionsspektrumet i FIG 2 i den första FIG 2 indikerar att absorptionsegenskaperna för 976 nm våglängdsljus är betydligt starkare än andra våglängder, men eftersom 976 nm våglängdsljuset är relativt stort, erhålls det slutligen med pumpljus än i 920 nm. Den lägre energin i tillståndet är lägre. Även om data inte direkt gav omkastningen av energitillståndet för 915 nm-pumpen, var det fortfarande möjligt att spekulera i att 976 nm-pumpens ljuskälla har en starkare anti-optisk subprofileringspotential än den förra.
Även om 976nm-pumpmetoden har en högre absorptionshastighet och ljusomvandlingseffektivitet, kan den effektivt minska längden på förstärkningsfibern, och den skadliga fotoncanache-effekten kan minskas, men den är relativt 915 nm-pumpläget för fiberbehandling och koppling . Det tekniska är svårare. Dessutom är absorptionsspektrumet för den inkorporerade fibern i 976 nm-området för snävt. Våglängdsförändringen som orsakas av temperaturfluktuationen hos pumpkällan kan göra att laserns uteffekt blir instabil, och denna pumpteknologi har ett mycket strikt krav på laserns värmeledningssystem. På grund av detta är endast ett fåtal lasertillverkare som Tysklands IPG, USA Coherent-Rofin, och USA:s GW och andra tillverkare använder 976 nm pumpkälla i storskaliga industriella lasrar.
Posttid: 27 juli 2021