Evolución técnica de los láseres de fibra de alta potencia

Evolución técnica de los láseres de fibra de alta potencia

Optimización deláser de fibraestructura

1. Estructura de la bomba de luz espacial.

Los primeros láseres de fibra utilizaban principalmente una salida de bombeo óptico.láserDebido a su baja potencia de salida, aumentar rápidamente la potencia de salida de los láseres de fibra en un corto período de tiempo presenta mayor dificultad. En 1999, la potencia de salida de los láseres de fibra superó por primera vez los 10 000 vatios en el campo de la investigación y el desarrollo. La estructura del láser de fibra se basa principalmente en el bombeo óptico bidireccional, que forma un resonador. La investigación demostró que la eficiencia de la pendiente del láser de fibra alcanzó el 58,3 %.
Sin embargo, aunque el uso de la luz de bombeo de fibra y la tecnología de acoplamiento láser para desarrollar láseres de fibra puede mejorar efectivamente la potencia de salida de los láseres de fibra, pero al mismo tiempo existe una complejidad, que no es propicia para que la lente óptica construya la trayectoria óptica, una vez que el láser necesita moverse en el proceso de construcción de la trayectoria óptica, entonces la trayectoria óptica también necesita ser reajustada, lo que limita la amplia aplicación de los láseres de fibra con estructura de bombeo óptico.

2, estructura del oscilador directo y estructura MOPA

Con el desarrollo de los láseres de fibra, los separadores de potencia de revestimiento han reemplazado gradualmente los componentes de la lente, simplificando los pasos de desarrollo de los láseres de fibra y mejorando indirectamente la eficiencia de mantenimiento de los láseres de fibra. Esta tendencia de desarrollo simboliza la practicidad gradual de los láseres de fibra. La estructura de oscilador directo y la estructura MOPA son las dos estructuras de láseres de fibra más comunes en el mercado. La estructura de oscilador directo consiste en que la rejilla selecciona la longitud de onda en el proceso de oscilación y luego emite la longitud de onda seleccionada, mientras que MOPA utiliza la longitud de onda seleccionada por la rejilla como la luz de semilla, y la luz de semilla se amplifica bajo la acción del amplificador de primer nivel, por lo que la potencia de salida del láser de fibra también se mejorará en cierta medida. Durante un largo período, los láseres de fibra con estructura MPOA se han utilizado como la estructura preferida para láseres de fibra de alta potencia. Sin embargo, estudios posteriores han descubierto que la alta potencia de salida en esta estructura puede provocar fácilmente inestabilidad en la distribución espacial dentro del láser de fibra, y el brillo del láser de salida se verá afectado hasta cierto punto, lo que también tiene un impacto directo en el efecto de salida de alta potencia.

Con el desarrollo de la tecnología de bombeo

La longitud de onda de bombeo de los primeros láseres de fibra dopados con iterbio suele ser de 915 nm o 975 nm. Sin embargo, estas dos longitudes de onda corresponden a los picos de absorción de los iones de iterbio, por lo que se denomina bombeo directo. Este método no se ha extendido debido a la pérdida cuántica. La tecnología de bombeo en banda es una extensión de la tecnología de bombeo directo, en la que la longitud de onda entre la longitud de onda de bombeo y la longitud de onda de transmisión es similar, y la tasa de pérdida cuántica del bombeo en banda es menor que la del bombeo directo.

Láser de fibra de alta potenciacuello de botella en el desarrollo tecnológico

Si bien los láseres de fibra tienen un alto valor aplicativo en las industrias militar, médica y otras, China ha promovido su amplia aplicación durante casi 30 años de investigación y desarrollo tecnológico. Sin embargo, si se busca lograr una mayor potencia, aún existen obstáculos en la tecnología actual. Por ejemplo, si la potencia de salida del láser de fibra puede alcanzar los 36,6 kW de un láser monomodo de fibra única; la influencia de la potencia de bombeo en la potencia de salida del láser de fibra; y la influencia del efecto de lente térmica en la potencia de salida del láser de fibra.

Además, la investigación de tecnologías de mayor potencia de salida para láseres de fibra también debe considerar la estabilidad del modo transversal y el efecto de oscurecimiento fotónico. A través de la investigación, se ha evidenciado que el factor que influye en la inestabilidad del modo transversal es el calentamiento de la fibra, y el efecto de oscurecimiento fotónico se refiere principalmente a que, cuando el láser de fibra emite continuamente cientos de vatios o varios kilovatios de potencia, la potencia de salida muestra una rápida tendencia a la baja, lo que limita la salida continua de alta potencia del láser de fibra.

Aunque las causas específicas del oscurecimiento fotónico no se han definido con claridad, la mayoría cree que el centro defectuoso de oxígeno y la absorción por transferencia de carga pueden provocarlo. Ante estos dos factores, se proponen los siguientes métodos para inhibir el oscurecimiento fotónico. Por ejemplo, se utilizan aluminio, fósforo, etc., para evitar la absorción por transferencia de carga. Posteriormente, se prueba y aplica la fibra activa optimizada. El estándar específico es mantener una potencia de salida de 3 kW durante varias horas y una potencia de salida estable de 1 kW durante 100 horas.