La technologie des faisceaux de fibres améliore la puissance et la luminosité delaser semi-conducteur bleu
Mise en forme du faisceau utilisant une longueur d'onde identique ou proche de celle de lalaserL'unité est à la base de la combinaison de plusieurs faisceaux laser de différentes longueurs d'onde. Parmi ces combinaisons, le couplage spatial de faisceaux consiste à empiler plusieurs faisceaux laser dans l'espace pour augmenter la puissance, mais peut entraîner une diminution de la qualité du faisceau. En utilisant la caractéristique de polarisation linéaire delaser à semi-conducteurLa puissance de deux faisceaux dont les directions de vibration sont perpendiculaires peut être quasiment doublée, sans altérer la qualité du faisceau. Le groupeur de fibres est un dispositif basé sur la technologie des faisceaux de fibres coniques fusionnés (TFB). Il consiste à dénuder un faisceau de fibres optiques, puis à les agencer d'une certaine manière, à les chauffer à haute température pour les faire fondre, tout en les étirant dans la direction opposée. La zone chauffée fond alors pour former un cône de fibres optiques fusionnées. Après découpe du cône, son extrémité est fusionnée à une fibre de sortie. Cette technique de groupement de fibres permet de combiner plusieurs faisceaux individuels en un faisceau de grand diamètre, ce qui permet d'obtenir une transmission de puissance optique plus élevée. La figure 1 illustre le schéma de principe.laser bleutechnologie de la fibre optique.
La technique de combinaison spectrale de faisceaux utilise un élément dispersif unique pour combiner simultanément plusieurs faisceaux laser dont les intervalles de longueur d'onde peuvent atteindre 0,1 nm. Plusieurs faisceaux laser de longueurs d'onde différentes arrivent sur l'élément dispersif sous différents angles, se superposent, puis sont diffractés et émis dans la même direction sous l'effet de la dispersion. Ainsi, les faisceaux laser combinés se superposent parfaitement en champ proche et en champ lointain, leur puissance est égale à la somme des puissances des faisceaux individuels et leur qualité est homogène. Pour réaliser une combinaison spectrale de faisceaux à faible espacement, on utilise généralement un réseau de diffraction à forte dispersion comme élément de combinaison, ou un réseau de surface associé à un système de rétroaction par miroir externe. Cette méthode ne nécessite pas de contrôle indépendant du spectre de chaque faisceau laser, ce qui réduit la complexité et le coût de la mise en œuvre.
Le laser bleu et ses sources lumineuses composites avec le laser infrarouge sont largement utilisés dans le domaine du soudage des métaux non ferreux et de la fabrication additive, améliorant ainsi l'efficacité de conversion énergétique et la stabilité des procédés de fabrication. Le taux d'absorption du laser bleu par les métaux non ferreux est plusieurs à plusieurs dizaines de fois supérieur à celui des lasers à longueur d'onde proche infrarouge, et il améliore également, dans une certaine mesure, l'absorption par le titane, le nickel, le fer et d'autres métaux. Les lasers bleus de haute puissance vont révolutionner la fabrication laser, et l'amélioration de la luminosité et la réduction des coûts constituent les axes de développement futurs. La fabrication additive, le rechargement et le soudage des métaux non ferreux connaîtront une utilisation encore plus répandue.
Dans un contexte de faible luminosité bleue et de coût élevé, la source lumineuse composite associant laser bleu et laser proche infrarouge peut améliorer significativement l'efficacité de conversion énergétique des sources existantes et la stabilité du processus de fabrication, tout en maîtrisant les coûts. Le développement de technologies de combinaison de faisceaux spectraux, la résolution des problèmes d'ingénierie et l'intégration de technologies laser à haute luminosité sont essentiels pour réaliser une source laser semi-conductrice bleue de forte puissance (kilowatts) et explorer de nouvelles technologies de combinaison de faisceaux. Avec l'augmentation de la puissance et de la luminosité des lasers, qu'ils soient utilisés comme source lumineuse directe ou indirecte, les lasers bleus joueront un rôle important dans les domaines de la défense nationale et de l'industrie.
Date de publication : 4 juin 2024