Composición del sistema de un láser de fibra de alta potencia

Composición del sistema de un láser de fibra de alta potencia
1. Composición del sistema
El láser de fibra de alta potencia consta de cuatro partes: fuente de bombeo, combinador de bombeo, fibra de ganancia y cabezal de salida láser.
1.1 Fuente de bombeo: La potencia de salida de un solo chip láser es de solo 10 W a 50 W, y se integrarán y empaquetarán de 6 a 50 chips según la demanda. Si hay una gran cantidad de chips, se combinarán la combinación de haces espaciales y la combinación de haces polarizados para aumentar la potencia. La potencia de una sola fuente de bombeo oscila entre decenas y cientos de vatios, y para lograr una salida de nivel de kilovatios, es necesario conectar más de 10 fuentes de bombeo en serie (como el láser Ruike que utiliza una combinación de 11 fuentes de bombeo).
1.2 Combinador de bombas: Producido mediante tecnología de empalme por fusión de fibra, varios módulos de bomba se acoplan ópticamente a la misma fibra.
1.3 Fibra de ganancia: con una longitud que a menudo supera los 30 metros, se enrolla y se fija a la placa de disipación de calor, a menudo utilizando una estructura de doble revestimiento dopado con iterbio: diámetro del núcleo de 10-20 μm, guía de onda monomodo/pocos modos, dopada con iones de iterbio; el diámetro del revestimiento interior alcanza los 400 μm y se utiliza para transmitir luz de bombeo multimodo.
1.4 Cabezal de salida láser: Responsable de la salida láser final y se puede conectar a equipos de procesamiento a través de una interfaz estándar.
2. Principio de funcionamiento principal
2.1 Resonador para amplificación óptica: compuesto por un par de rejillas de Bragg de fibra (FBG): una rejilla de alta reflectividad (reflectividad > 99 %) refleja la luz de la longitud de onda objetivo (como 1080 nm) de vuelta a la fibra de ganancia; la rejilla acoplada a la salida (reflectividad del 10 % al 50 %) refleja parcialmente para mantener la oscilación y transmite parcialmente para generar la salida. La luz de bombeo excita los iones de iterbio para producir emisión espontánea, y los fotones que cumplen con los requisitos de longitud de onda se amplifican repetidamente entre las rejillas, formando finalmente una salida láser estable.
2.2 La selección de modo garantiza la calidad del haz: Por un lado, debido a la limitación de la guía de ondas de la capa central de pequeño diámetro, solo se permite la transmisión de baja pérdida del modo fundamental; por otro lado, al utilizar la alta superposición entre el modo fundamental y el medio de ganancia (iones de iterbio), así como las características de alta pérdida de los modos de orden superior, combinado con el diseño de curvatura de la fibra para filtrar aún más los modos de orden superior, se logra finalmente una salida de modo fundamental de alta calidad con M² cercano a 1.