Evolusi teknologi laser serat optik daya tinggi

Evolusi teknologi laser serat optik daya tinggi

Optimalisasilaser seratstruktur

1, struktur pompa cahaya ruang angkasa

Laser serat optik generasi awal sebagian besar menggunakan keluaran pompa optik,laserDaya keluaran laser serat optik masih rendah, sehingga meningkatkan daya keluaran laser serat optik dalam waktu singkat merupakan tantangan yang besar. Pada tahun 1999, daya keluaran laser serat optik dalam penelitian dan pengembangan berhasil menembus angka 10.000 watt untuk pertama kalinya. Struktur laser serat optik terutama menggunakan pemompaan dua arah optik, membentuk resonator, dengan efisiensi kemiringan laser serat optik mencapai 58,3%.
Namun, meskipun penggunaan cahaya pompa serat dan teknologi kopling laser untuk mengembangkan laser serat dapat secara efektif meningkatkan daya keluaran laser serat, tetapi pada saat yang sama terdapat kompleksitas, yang tidak menguntungkan bagi lensa optik untuk membangun jalur optik. Jika laser perlu dipindahkan dalam proses pembangunan jalur optik, maka jalur optik juga perlu disesuaikan kembali, yang membatasi penerapan luas laser serat struktur pompa optik.

2. Struktur osilator langsung dan struktur MOPA

Dengan perkembangan laser serat optik, komponen pengupas daya selubung secara bertahap menggantikan komponen lensa, menyederhanakan langkah-langkah pengembangan laser serat optik dan secara tidak langsung meningkatkan efisiensi perawatan laser serat optik. Tren perkembangan ini melambangkan kepraktisan laser serat optik yang semakin meningkat. Struktur osilator langsung dan struktur MOPA adalah dua struktur laser serat optik yang paling umum di pasaran. Struktur osilator langsung adalah struktur di mana kisi memilih panjang gelombang dalam proses osilasi, dan kemudian mengeluarkan panjang gelombang yang dipilih, sedangkan MOPA menggunakan panjang gelombang yang dipilih oleh kisi sebagai cahaya awal, dan cahaya awal tersebut diperkuat di bawah aksi penguat tingkat pertama, sehingga daya keluaran laser serat optik juga akan meningkat sampai batas tertentu. Untuk waktu yang lama, laser serat optik dengan struktur MOPA telah digunakan sebagai struktur pilihan untuk laser serat optik daya tinggi. Namun, studi selanjutnya menemukan bahwa keluaran daya tinggi pada struktur ini mudah menyebabkan ketidakstabilan distribusi spasial di dalam laser serat, dan kecerahan laser keluaran akan terpengaruh sampai batas tertentu, yang juga berdampak langsung pada efek keluaran daya tinggi.

Dengan perkembangan teknologi pemompaan

Panjang gelombang pemompaan laser serat yang didoping iterbium pada awalnya biasanya 915nm atau 975nm, tetapi kedua panjang gelombang pemompaan ini merupakan puncak penyerapan ion iterbium, sehingga disebut pemompaan langsung. Pemompaan langsung belum banyak digunakan karena kehilangan kuantum. Teknologi pemompaan dalam pita (in-band pumping) adalah perluasan dari teknologi pemompaan langsung, di mana panjang gelombang antara panjang gelombang pemompaan dan panjang gelombang transmisi serupa, dan tingkat kehilangan kuantum pemompaan dalam pita lebih kecil daripada pemompaan langsung.

Laser serat daya tinggihambatan pengembangan teknologi

Meskipun laser serat optik memiliki nilai aplikasi yang tinggi di bidang militer, medis, dan industri lainnya, Tiongkok telah mempromosikan aplikasi luas laser serat optik melalui hampir 30 tahun penelitian dan pengembangan teknologi. Namun, jika ingin membuat laser serat optik menghasilkan daya keluaran yang lebih tinggi, masih banyak kendala dalam teknologi yang ada. Misalnya, apakah daya keluaran laser serat optik dapat mencapai 36,6 kW pada laser serat optik tunggal mode tunggal; pengaruh daya pemompaan terhadap daya keluaran laser serat optik; dan pengaruh efek lensa termal terhadap daya keluaran laser serat optik.

Selain itu, penelitian tentang teknologi keluaran daya yang lebih tinggi dari laser serat juga harus mempertimbangkan stabilitas mode transversal dan efek penggelapan foton. Melalui penyelidikan, jelas bahwa faktor pengaruh ketidakstabilan mode transversal adalah pemanasan serat, dan efek penggelapan foton terutama mengacu pada fakta bahwa ketika laser serat terus menerus mengeluarkan daya ratusan watt atau beberapa kilowatt, daya keluaran akan menunjukkan tren penurunan yang cepat, dan ada batasan tertentu pada keluaran daya tinggi kontinu dari laser serat.

Meskipun penyebab spesifik efek penggelapan foton belum didefinisikan secara jelas saat ini, sebagian besar orang percaya bahwa pusat cacat oksigen dan penyerapan transfer muatan dapat menyebabkan terjadinya efek penggelapan foton. Berdasarkan dua faktor ini, berikut beberapa cara yang diusulkan untuk menghambat efek penggelapan foton. Misalnya, penggunaan aluminium, fosfor, dll., untuk menghindari penyerapan transfer muatan, kemudian serat aktif yang dioptimalkan diuji dan diterapkan, dengan standar spesifik untuk mempertahankan daya keluaran 3KW selama beberapa jam dan mempertahankan daya keluaran stabil 1KW selama 100 jam.