Son on yılda, pompa kaynağının ve lazer yapısının sürekli iyileştirilmesiyle, fiber lazer teknolojisi büyük ölçüde gelişti. Katkılı optik fibere dayalı (YDF-Lazer), yüksek elektriksel-optik dönüşüm verimliliği, daha iyi ışın kalitesi ve kararlılığı nedeniyle endüstriyel, bilimsel araştırmalarda vb. yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şekil1. Farklı metal malzemelerin spektral absorpsiyon oranı
Günümüzün yüksek güçlü tek modlu fiber lazerleri, bu tür lazerleri metal işleme alanında yapan dijital KW düzeyinde optik güç çıkışını uzun süredir kolayca uygulayabilmektedir. Aynı ışık çıkış gücü koşulları altında, farklı absorpsiyon oranı nedeniyle, yetişkin fibere dayalı 1 mikron fiber lazer, 10 mikronluk CO2 lazer metal malzemeden daha verimli olduğunda önemli ölçüde iyileştirilir. Şekil 1, spektrumun absorpsiyon özellikleri üzerindeki metal materyalin çoğunun optik dalga boyu arttıkça azalma eğilimi gösterdiği şekilden görülebilen farklı metal materyallerin spektral absorpsiyon oranını vermektedir. Metal malzeme, 10.6um'da bir CO2 lazerinde CO2 lazerin çıkış dalga boyuna göre yaklaşık 1070 nm'lik çıkış dalga boyundan açıkça daha güçlüdür. Özellikle 1070 nm dalga boyunun altındaki metal demirin absorpsiyon hızı, 10.6um dalga boyu koşullarına göre yaklaşık 6 kat daha düşüktür.
Şekil 2. 800-1100 nm spektrumunda alüminosilikat ve fosfosilikat (YB) fiberin nispi absorpsiyonu
Karıştırılmış optik fiber 976 nm ve 915 nm dalga boyunda çok güçlü bir absorpsiyon özelliğine sahip olduğundan, bu tür lazerler esas olarak yukarıdaki dalga boyunu yayan bir yarı iletken lazer (LD) tarafından pompalanır. Şekil 2, 800 ila 1100 nm spektroskopinin bağıl absorpsiyon oranlarına göre iki tipik katkılı optik fiberdir ve 915 nm ve 976 nm civarında önemli bir özellik absorpsiyon zirvesi vardır. Alüminosilikat boşaltma fiberindeki 976 nm ışık dalgalarının absorpsiyon oranı, 915 nm'lik ışık dalgasının yaklaşık üç katıdır ve birincisinin fosfosilikattaki absorpsiyon oranı, ikincisinin yaklaşık 5 katıdır. Böyle bir dezavantaj farklıdır, yani bu tür lazerler, daha yüksek ışık-optik dönüşüm verimliliği elde etmek için 976nm LD pompa teknolojisini benimser. Aynı zamanda, daha yüksek absorpsiyon, aynı zamanda, lifin uzunluğunun etkili bir şekilde azaltılması, dolayısıyla zararlı doğrusal olmayan etkilerin belirli bir dereceye kadar sınırlandırılması anlamına gelir.
Şekil.3 Farklı YB İyon Enerji Basamakları Foton Dinoff (PD) Kaybının Eğrisi.
Şu anda, büyük etkili nadir toprak katkılı fiber lazerlerin fotodasyonel problemlerle yüzleşmesi gerekiyor. Bu problem lazerin çıkış gücünde, stabilitesinde ve çalışma ömründe önemli bir azalmaya neden olur. Foton Karanlığı Bu fenomen, çok sayıda iyon katkılı fiber lazerde de rapor edilmektedir. Genellikle bu fenomenin cam matriste üretilen bir renk merkezinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Önceki çalışmalar, 405 nm lazer kullanarak, fiberdeki yardımcı katkılı fosfor da dahil olmak üzere, bu foton daktını çözmek için birçok olası yol önermişti, yüksek sıcaklıkta bile foton tavlaması, fotonun azalması meydana gelir. . Bunların arasında, fosfor etkili bir şekilde bastırılabilse de, arka plan kaybı ve sayısal açıklık arttırılmıştır.
Koponen ekibinin daha koyu fotonlar üzerine yaptığı önceki çalışmalar, foton alım hızının büyük ölçüde iyonun enerji durumunun tersine çevrilmesi olan uyarma akarlarının konsantrasyonuna bağlı olduğunu gösterdi (YB Inversion Rate). Foton alım oranlarının, iyonik enerji tersine çevrilme oranında 7 kat ile orantılı olduğunu buldular. Şekil 3'te Şekil 3'te zaman içinde foton kaynaklı kayıpların bir eğrisi Şekil 3'te verilmiştir. Veriler oldukça sezgiseldir ve foton kararma hızının enerji tersine çevrilmesinin artmasıyla keskin bir şekilde arttığını gösterir.
Şekil 4, 976 Nm ve 920 NM Pompa Durumunun Altında Pompa Güç Değişim Eğrisi Olarak YB İyon Enerjisi Ters Oranı (Standart varyans %1'den az olduğunda tersine çevirme hızı verilerinin yeterince düzgün olduğunu varsayın)
Katkılı fiberdeki enerji durumunun tersine çevrilme hızı, fiberin kütlesinden, pompa gücünden, ışık geri beslemesinden ve pompa ışık dalga boyunun dalga boyundan etkilenir. Uygun pompa ışığı dalga boyu büyük ölçüde büyük ölçüde bastırılabilir. Enerji durumunun tersine çevrilmesi, kabaca belirli bir pompa ışık dalga boyunda aynı emisyon kesitine sahip fotonik absorpsiyon oranı olarak tanımlanır ve daha sonra katkılı fiberin enerji durumu, 976 nm ve 920 nm'lik iki pompa ışık koşulu altında elde edilir. Geri dönüş hızı, pompa gücündeki değişime göre değişir (Şekil 4). İlk Şekil 2'deki Şekil 2'deki absorpsiyon spektrumu, 976 nm dalga boyundaki ışığın absorpsiyon özelliklerinin diğer dalga boylarından önemli ölçüde daha güçlü olduğunu, ancak 976 nm dalga boyundaki ışık nispeten büyük olduğu için, sonunda pompa ışığı ile elde edilir. 920 nm. Durumdaki düşük enerji daha düşüktür. Veriler, 915 nm pompanın enerji durumunun tersine çevrilmesini doğrudan vermese de, 976 nm pompa ışık kaynağının öncekinden daha güçlü bir anti-optik alt profil oluşturma potansiyeline sahip olduğunu tahmin etmek hala mümkündü.
976nm pompa yöntemi daha yüksek bir absorpsiyon oranına ve ışık dönüşüm verimliliğine sahip olmasına rağmen, kazanç fiberinin uzunluğunu etkili bir şekilde azaltabilir ve zararlı foton canache etkisi azaltılabilir, ancak bu, fiber işleme ve birleştirmede 915 nm pompa moduna göredir. . Teknik daha zor. Ayrıca, 976 nm aralığında dahil edilen fiberin absorpsiyon spektrumu çok dardır. Pompa kaynağının sıcaklık dalgalanmasının neden olduğu dalga boyu değişikliği, lazer çıkış gücünün kararsız olmasına neden olabilir ve bu pompa teknolojisi, lazerin termal yönetim sisteminin çok katı bir gereksinimine sahiptir. Bu nedenle, yalnızca birkaç lazer üreticisi Almanya'nın IPG'si, Amerika Birleşik Devletleri Coherent-Rofin ve ABD GW ve diğer üreticiler gibi büyük ölçekli endüstriyel lazerlerde 976 nm pompa kaynağı kullanıyor.
Gönderim zamanı: Temmuz-27-2021