Technische Entwicklung von Hochleistungsfaserlasern

Technische Entwicklung von Hochleistungsfaserlasern

Optimierung vonFaserlaserStruktur

1, Raumlichtpumpenstruktur

Frühe Faserlaser nutzten hauptsächlich optische Pumpleistung,LaserAufgrund der geringen Ausgangsleistung ist es schwieriger, die Ausgangsleistung von Faserlasern in kurzer Zeit schnell zu verbessern. Im Jahr 1999 durchbrach die Ausgangsleistung des Forschungs- und Entwicklungsbereichs für Faserlaser erstmals 10.000 Watt. Die Struktur des Faserlasers besteht hauptsächlich aus der Verwendung von optischem bidirektionalem Pumpen zur Bildung eines Resonators und der Untersuchung der Steigungseffizienz der Faser Laser erreichte 58,3 %.
Obwohl die Verwendung von Faserpumplicht und Laserkopplungstechnologie zur Entwicklung von Faserlasern die Ausgangsleistung von Faserlasern effektiv verbessern kann, gibt es gleichzeitig eine Komplexität, die der optischen Linse zum Aufbau des optischen Pfads nicht förderlich ist. Sobald der Laser beim Aufbau des optischen Pfades bewegt werden muss, muss auch der optische Pfad neu eingestellt werden, was die breite Anwendung von Faserlasern mit optischer Pumpstruktur einschränkt.

2, direkte Oszillatorstruktur und MOPA-Struktur

Mit der Entwicklung von Faserlasern haben Cladding-Power-Stripper nach und nach die Linsenkomponenten ersetzt, was die Entwicklungsschritte von Faserlasern vereinfacht und indirekt die Wartungseffizienz von Faserlasern verbessert. Dieser Entwicklungstrend symbolisiert die allmähliche Praktikabilität von Faserlasern. Die Direktoszillatorstruktur und die MOPA-Struktur sind die beiden häufigsten Strukturen von Faserlasern auf dem Markt. Die direkte Oszillatorstruktur besteht darin, dass das Gitter die Wellenlänge im Oszillationsprozess auswählt und dann die ausgewählte Wellenlänge ausgibt, während MOPA die vom Gitter ausgewählte Wellenlänge als Keimlicht verwendet und das Keimlicht unter der Wirkung des ersten verstärkt wird -Level-Verstärker, so dass auch die Ausgangsleistung des Faserlasers bis zu einem gewissen Grad verbessert wird. Lange Zeit wurden Faserlaser mit MPOA-Struktur als bevorzugte Struktur für Hochleistungsfaserlaser verwendet. Spätere Studien haben jedoch ergeben, dass die hohe Ausgangsleistung in dieser Struktur leicht zu einer Instabilität der räumlichen Verteilung innerhalb des Faserlasers führen kann und die Ausgangshelligkeit des Lasers in gewissem Maße beeinträchtigt wird, was ebenfalls direkte Auswirkungen hat auf den High-Power-Output-Effekt.

Mit der Entwicklung der Pumptechnik

Die Pumpwellenlänge des frühen Ytterbium-dotierten Faserlasers beträgt normalerweise 915 nm oder 975 nm, aber diese beiden Pumpwellenlängen sind die Absorptionsspitzen von Ytterbiumionen, daher spricht man von Direktpumpen. Direktpumpen wurden aufgrund des Quantenverlusts nicht häufig verwendet. Die Inband-Pumptechnologie ist eine Erweiterung der Direktpumptechnologie, bei der die Wellenlänge zwischen der Pumpwellenlänge und der Sendewellenlänge ähnlich ist und die Quantenverlustrate des Inband-Pumpens kleiner ist als die des Direktpumpens.

HochleistungsfaserlaserEngpass in der Technologieentwicklung

Obwohl Faserlaser in der Militär-, Medizin- und anderen Industrie einen hohen Anwendungswert haben, hat China durch fast 30 Jahre Technologieforschung und -entwicklung die breite Anwendung von Faserlasern gefördert. Wenn Sie jedoch Faserlaser mit höherer Leistung herstellen möchten, gibt es immer noch solche viele Engpässe in der bestehenden Technologie. Ob beispielsweise die Ausgangsleistung des Faserlasers eine Einzelfaser-Singlemode-Leistung von 36,6 kW erreichen kann; Der Einfluss der Pumpleistung auf die Ausgangsleistung des Faserlasers; Der Einfluss des thermischen Linseneffekts auf die Ausgangsleistung von Faserlasern.

Darüber hinaus sollte bei der Erforschung der Faserlasertechnologie mit höherer Ausgangsleistung auch die Stabilität des Transversalmodus und der Photonenverdunkelungseffekt berücksichtigt werden. Durch Untersuchungen ist klar geworden, dass der Einflussfaktor der Transversalmode-Instabilität die Fasererwärmung ist, und der Photonenverdunkelungseffekt bezieht sich hauptsächlich darauf, dass, wenn der Faserlaser kontinuierlich Hunderte von Watt oder mehrere Kilowatt Leistung ausgibt, die Ausgangsleistung a zeigt Der Trend geht rapide zurück, und die kontinuierliche hohe Leistungsabgabe des Faserlasers ist in gewissem Maße eingeschränkt.

Obwohl die spezifischen Ursachen des Photon-Darkening-Effekts derzeit nicht klar definiert sind, glauben die meisten Menschen, dass ein Sauerstoffdefektzentrum und eine Ladungsübertragungsabsorption zum Auftreten eines Photon-Darkening-Effekts führen können. Aufgrund dieser beiden Faktoren werden die folgenden Möglichkeiten zur Hemmung des Photonenverdunkelungseffekts vorgeschlagen. B. Aluminium, Phosphor usw., um eine Ladungsübertragungsabsorption zu vermeiden und dann die optimierte aktive Faser zu testen und anzuwenden. Der spezifische Standard besteht darin, eine Ausgangsleistung von 3 kW für mehrere Stunden aufrechtzuerhalten und eine stabile Ausgangsleistung von 1 kW für 100 Stunden aufrechtzuerhalten.