பவர் மற்றும் பிரகாசம் இரு சக்கர இயக்கி எதிர்கால ஃபைபர் லேசர் வளர்ச்சியை வரையறுக்கிறது

லேசர் நான்கு முக்கிய குணாதிசயங்களைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது அதிக பிரகாசம், நல்ல திசை, நல்ல ஒரே வண்ணமுடைய தன்மை மற்றும் அதிக ஒத்திசைவு.இந்த பண்புகள் ஒன்றோடொன்று தொடர்புடையவை, லேசரை வெவ்வேறு காட்சிகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகிறது.

லேசரின் உயர் பிரகாசம் சாதாரண ஒளி மூலங்களிலிருந்து வேறுபட்ட ஒரு முக்கிய அம்சமாகும், மேலும் சக்தி மற்றும் பிரகாசத்தை அதிகரிப்பது லேசர்களின் வளர்ச்சிக்கான ஒரு நித்திய தலைப்பு.தொழில்நுட்ப மொழியில் வெளிப்படுத்தப்படும் உயர் பிரகாசம் என்னவெனில், பீம் தரத்தை விவரிக்கும் குறியீட்டு M2 1 க்கு அருகில் உள்ளது.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றத்துடன், உள்நாட்டு ஃபைபர் லேசர்கள் படிப்படியாக 12KW முதல் 20KW வரையிலான சக்தி வரம்பை உடைத்துள்ளன.தற்போது, ​​30KW ஆற்றல் கொண்ட மிக உயர்ந்த ஃபைபர் லேசர் சந்தையில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, அடுத்த கட்டமாக 50KW ஆகும்.ஒவ்வொருவரும் கவனத்தைச் செலுத்துகிறார்கள் மற்றும் யாருடைய லேசர் வெளியீட்டு சக்தி அதிகமாக உள்ளது என்பதில் போட்டியிடுகின்றனர், ஆனால் சிறந்த பீம் தரத்தை யார் புறக்கணிக்கிறார்கள்.

இன்று அதிக பிரகாசம் என்றால் என்ன, அதிக பிரகாசத்தின் நன்மைகள் மற்றும் முக்கியத்துவம் என்ன என்பதைப் பார்ப்போம்.

லேசர் கற்றையின் பண்புகள்

லேசர் உமிழும் லேசர் ஒளியானது, முதலில் அருகிலுள்ள புலத்தில் ஒன்றிணைந்து, பின்னர் தொலைதூர புலத்தில் பரவுகிறது.

உள்ளே,

பீம் இடுப்பு ஆரம் w0 என்பது லேசர் கற்றை அருகிலுள்ள புலத்தில் உள்ள சிறிய பகுதிக்கு ஒன்றிணைக்கும் ஆரம் ஆகும்;

Rayleigh நீளம் ZR என்பது பீம் இடுப்பு √2 மடங்கு அதிகரிக்கும் போது இருக்கும் நிலையாகும்;

தூர புலம் என்பது ரேலி நீளத்தின் 4 மடங்குக்கு அப்பால் உள்ள வரம்பாகவும், அருகிலுள்ள புலம் என்பது ரேலி நீளத்தின் 4 மடங்குக்குள் வரம்பாகவும் வரையறுக்கப்படுகிறது;

தூர-புல வேறுபாடு கோணம் θ தொலைதூர புலத்தில் லேசர் கற்றையின் மாறுபட்ட அளவைக் குறிக்கிறது.

பீம் தரத்தின் சிறப்பியல்பு

பீம் தரம் என்பது லேசர் கற்றையின் சிறப்பியல்புகளை வகைப்படுத்துவதற்கான முக்கிய அளவுருவாகும், மேலும் இது லேசரின் முக்கிய குறிகாட்டியாகும், இது ஒரு குறிப்பிட்ட சூழ்நிலையில் லேசர் கற்றையின் கவனம் அளவை அளவிட பயன்படுகிறது.பீம் தரத்தை அளவிட பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் முறைகள்: பீம் அளவுரு தயாரிப்பு (BPP) மற்றும் M2^{காரணி}.

BPP (பீம் அளவுரு தயாரிப்பு): பீம் அளவுரு தயாரிப்பு, பீம் இடுப்பு ஆரம் என வரையறுக்கப்படுகிறது ( w₀) தூர-புல வேறுபாடு கோணத்தால் (θ) பெருக்கப்படுகிறது:

எம்²: BPP ஆக மாற்றக்கூடிய அடிப்படை காஸியன் பீமின் பீம் அளவுரு தயாரிப்புக்கான பீம் அளவுரு தயாரிப்பு விகிதம்:

மேலே உள்ள சூத்திரத்திலிருந்து, நாம் எளிதாகக் கண்டறியலாம்: BPP க்கும் அலைநீளத்திற்கும் எந்த தொடர்பும் இல்லை, அதே நேரத்தில் M2 காரணி லேசர் அலைநீளத்துடன் தொடர்புடையது.

M² காரணியின் மதிப்பு 1 க்கு எல்லையில்லாமல் நெருக்கமாக உள்ளது, அதாவது உண்மையான தரவு மற்றும் சிறந்த தரவுகளின் விகிதம்.உண்மையான தரவு சிறந்த தரவுக்கு நெருக்கமாக இருக்கும்போது, ​​பீம் தரம் சிறப்பாக இருக்கும்.

1070nm அலைநீளம் கொண்ட ஃபைபர் லேசருக்கு, சிறந்த அளவுருக்கள் இருக்க வேண்டும்:

ஃபைபர் லேசர் BPP அல்லது M2 போது^{அளவுரு}இந்த மதிப்புக்கு நெருக்கமாக உள்ளது, பீம் தரம் சிறப்பாக உள்ளது மற்றும் தொடர்புடைய வேறுபாடு கோணம் சிறியது.

பீம் தரத்தை எவ்வாறு தீர்மானிப்பது

வழக்கமாக, லேசரின் பீம் தரத்தை அளவிட பீம் அனலைசரைப் பயன்படுத்துகிறோம், பகுப்பாய்வியை ஆப்டிகல் பாதையுடன் ஒப்பிடலாம், மேலும் X, Y மற்றும் Z தகவல்களை பல நிலைகளில் சேகரித்து பீம் இடுப்பு அளவு, நிலை மற்றும் மாறுபட்ட கோணத்தை தீர்மானிக்கிறோம். , மற்றும் Rayleigh நீளம் மற்றும் BPP அல்லது M2 ஆகியவற்றைக் கணக்கிடவும்.

பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் கத்தி முனை முறை மற்றும் பிளவு முறை.இரண்டின் யோசனைகளும் அடிப்படையில் ஒரே மாதிரியானவை, அதாவது, கத்தி முனை அல்லது பிளவு மூலம் கற்றை ஸ்கேன் செய்யவும், ஒரு பகுதியின் ஒளி புலப் பரவலை அளக்கவும் மற்றும் வரைபடத்தை செய்யவும், பின்னர் ஒளி புலத்தை அளவிட மற்றும் வரைபடமாக்க மேலும் கீழும் நகர்த்தவும். வெவ்வேறு தூரங்கள்.இறுதியாக, முப்பரிமாண ஒளி புல விநியோகம் பெறப்படுகிறது.

▲ கத்தி முனை முறை

▲ பிளவு முறை

பீம் தரத்தின் சோதனை பெரும்பாலும் மிகவும் சிக்கலானது.வெறுமனே, ஃபைபர் கோர் விட்டம் மற்றும் எண் துளை (NA) ஆகியவற்றின் படி மதிப்பீட்டை நாம் தோராயமாக மதிப்பிடலாம்.

ஒரு ஒளிக்கற்றை, கோண வரம்பு எவ்வளவு பெரியதாக இருந்தாலும், அது முக்கியமான சம்பவக் கோண வரம்பிற்குள் ஃபைபருக்குள் நுழையும் போது மட்டுமே சாதாரணமாக கடத்தப்படும்.இந்த கோணம் α இன் சைன் மதிப்பு இழையின் எண் துளை NA ஆகும், அதாவது NA=sinα, இது ஃபைபரால் பெறப்பட்ட ஒளியை பிரதிபலிக்கிறது.திறன்.இது பொதுவாக தோராயமாக கருதப்படலாம்.

அதிக ஒளிர்வு ஒளிக்கதிர்கள் என்று நாம் பொதுவாக எதைக் குறிப்பிடுகிறோம்?

பிரகாசம் (Br) வரையறை: ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் அலகு திட கோணம்.நாம் முன்பே குறிப்பிட்டது போல, ஃபைபர் லேசரின் மையப் பகுதி, தொலைதூர திடமான கோணம்.

மேலே உள்ள சூத்திரத்தின்படி, உயர் பிரகாசம் என்று அழைக்கப்படுவது, அது அதிக பீம் தரம் (அதாவது, சிறிய BPP அல்லது M) இருப்பதைப் பார்ப்பது கடினம் அல்ல.^{2) அதே அதிகாரத்தின் கீழ்.}

அதிக ஒளிர்வு ஒளிக்கதிர்களில் உலகளாவிய தலைவராக,GW லேசர் டெக் 976nm உயர்-பிரகாசம் கொண்ட ஃபைபர் லேசர்களின் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் கவனம் செலுத்துகிறது, இது ஃபைபர் லேசர்களின் வளர்ச்சிப் போக்கை வழிநடத்துகிறது.

குவாங்குய் லேசர்ஒற்றை-முறை 10μmலிமிட் ஃபைபர் அவுட்புட் லேசர், எம்²<1.1, மற்றும் 50kw 100μm ஃபைபர் லேசர் இயற்பியல் வரம்புக்கு அருகில் ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது.

வழக்கமான 100μm மைய விட்டம் ஒற்றை-முறை 4kW லேசர் எம்²<1.3, பல முறை 12kW லேசர் BPP<4.

▲ Guanghui லேசர் YLPS தொடர் ஒற்றை தொகுதி 4KW லேசர்

▲ குவாங்குய் லேசர் YLPM தொடர் பல தொகுதி 20KW லேசர்

5

அதிக பிரகாசத்தின் முக்கியத்துவம் மற்றும் நன்மைகள்

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், உயர் சக்தி லேசர்கள் படிப்படியாக சந்தையில் முக்கிய சக்தியாக மாறி வருகின்றன, மேலும் ஃபைபர் லேசர்களும் அதிக சக்தியை நோக்கி நகர்கின்றன.12KW லேசர்கள் பிரதான லேசர் உற்பத்தியாளர்களின் நிலையான கட்டமைப்பாக மாறியுள்ளன.கடந்த ஆண்டு, Guanghui Laser இன் 20KW லேசர்களின் விற்பனை கணிசமாக அதிகரித்தது;தற்போது, ​​40KW லேசர்கள் படிப்படியாக அனுப்பத் தொடங்கியுள்ளன.

தற்போதைய உயர்-திறன் ஃபைபர் லேசர்களில் பெரும்பாலானவை பல தொகுதிக்கூறுகளால் ஆனவை, அதாவது, பல லேசர் தொகுதிகளின் ஒளி வெளியீடு வெளியீட்டிற்காக ஒரு ஆப்டிகல் ஃபைபருடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.ஒற்றை லேசர் தொகுதியின் அவுட்புட் ஃபைபர் மையத்துடன் ஒப்பிடும்போது, ​​பல தொகுதிகள் ஒருங்கிணைந்த வெளியீடு ஃபைபர் கோர் விட்டம் பெரியது மற்றும் பீம் தரம் அதற்கேற்ப குறைவாக உள்ளது.

பீம் தரம் புறக்கணிக்கப்பட்டால், சக்தி எவ்வளவு அதிகமாக இருந்தாலும், பல தொகுதி கற்றை இணைப்பதன் மூலம் அதை உணர முடியும்.இருப்பினும், தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் மற்றும் தொழில்துறை மேம்பாட்டுடன், உற்பத்தித் தொழில் படிப்படியாக உயர்நிலையை நோக்கி நகரும், இது தவிர்க்க முடியாமல் லேசர்களுக்கு அதிக மற்றும் அதிக தேவைகளை முன்வைக்கும், சக்தி அதிகரிப்பை திருப்திப்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், பிரகாசத்தை மேம்படுத்துவதில் அதிக கவனம் செலுத்துகிறது. .பிரகாசத்திற்கு கவனம் செலுத்தாமல் சக்தியை மட்டுமே அதிகரிக்கும் அந்த உயர்-சக்தி லேசர்கள் விரைவில் சந்தையால் அகற்றப்படும்.

நிறுவப்பட்டதிலிருந்து, GW லேசர் டெக்உயர்-பிரகாச ஒளிக்கதிர்களின் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டிற்கு உறுதியளித்துள்ளது, மேலும் சக்தியை அதிகரிக்கும் மற்றும் பிரகாசத்தை சமமாக அதிகரிக்கும்.ஒற்றை லேசர் தொகுதி தொழில்நுட்பம், ஃபைபர் ஃப்யூஷன் ஸ்பிளிசிங் மற்றும் பீம் இணைக்கும் திட்டங்களின் தேர்வுமுறை மூலம், லேசர் பிரகாசம் மேலும் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது.அதே சக்தி நிலைமைகளின் கீழ், அதே ஒளியியல் அமைப்பு மூலம் மோதல் மற்றும் கவனம் செலுத்திய பிறகு, குவிய புள்ளியில் உள்ள இடம் சிறியதாகவும் ஆற்றல் அடர்த்தி அதிகமாகவும் இருக்கும்.இது லேசர் செயலாக்க பயன்பாடுகளில் நேரடியாக வெளிப்படுகிறது: அதே சக்தியின் கீழ், செயலாக்க வேகம் வேகமாக இருக்கும்;அதே செயலாக்க வேகத்தில், தேவையான சக்தி சிறியதாக இருக்கும்.

GW லேசரின் YLPM தொடர் 20KW லேசர் வெட்டுதலை உதாரணமாக எடுத்துக் கொள்ளுங்கள்.அதே சக்தியில் மற்ற லேசர்களுடன் ஒப்பிடுகையில், வெட்டு வேகம் வேகமாக உள்ளது, மேலும் இந்த நன்மை உயர்-பிரதிபலிப்பு பொருட்களை வெட்டுவதில் குறிப்பாக தெளிவாக உள்ளது.

லேசர் தொழிற்துறையின் வளர்ச்சிக்கு அதிக பிரகாசம் கொண்ட லேசர்கள் ஒரு முக்கிய திசையாகும்.தற்போதைய உயர்-சக்தி லேசர் சந்தை வெளிப்படையான ஒருமைப்பாட்டைக் காட்டியுள்ளது, மேலும் பெரிய லேசர் உற்பத்தியாளர்கள் மிகைப்படுத்தப்பட்ட சக்தியின் திசையில் முன்னேறி வருகின்றனர்.

GWலேசர்லேசர் சக்தியின் அதிகரிப்பு பற்றி கவலைப்படுவது மட்டுமல்லாமல், லேசர் பிரகாசத்தை மேம்படுத்துவதில் அதிக கவனம் செலுத்துகிறது.எதிர்காலத்தில், அதிக பிரகாசத்தின் திசையில் தொடர்ந்து ஆய்வு செய்வோம், இதனால் லேசர் சிறந்த பீம் தரம் மற்றும் செயலாக்க செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் வாடிக்கையாளர்களுக்கு செயலாக்க செயல்திறனை மேம்படுத்த உதவுகிறது.