Evolution technique des lasers à fibre haute puissance

Evolution technique des lasers à fibre haute puissance

Optimisation delaser à fibrestructure

1, structure de pompe à lumière spatiale

Les premiers lasers à fibre utilisaient principalement la sortie de pompe optique,lasersortie, sa puissance de sortie est faible, afin d'améliorer rapidement la puissance de sortie des lasers à fibre en peu de temps, il y a une plus grande difficulté. En 1999, la puissance de sortie du domaine de recherche et développement des lasers à fibre a dépassé 10 000 watts pour la première fois. La structure du laser à fibre repose principalement sur l'utilisation d'un pompage optique bidirectionnel, formant un résonateur, avec l'étude de l'efficacité de la pente de la fibre. le laser a atteint 58,3%.
Cependant, bien que l'utilisation de la lumière de pompe à fibre et de la technologie de couplage laser pour développer des lasers à fibre puisse améliorer efficacement la puissance de sortie des lasers à fibre, il existe en même temps une complexité qui ne favorise pas la lentille optique pour construire le chemin optique, une fois que le laser doit être déplacé lors du processus de construction du chemin optique, celui-ci doit également être réajusté, ce qui limite la large application des lasers à fibre à structure de pompe optique.

2, structure d'oscillateur direct et structure MOPA

Avec le développement des lasers à fibre, les dénudeurs de gaine ont progressivement remplacé les composants des lentilles, simplifiant les étapes de développement des lasers à fibre et améliorant indirectement l'efficacité de maintenance des lasers à fibre. Cette tendance de développement symbolise la praticité progressive des lasers à fibre. La structure d'oscillateur direct et la structure MOPA sont les deux structures de lasers à fibre les plus courantes sur le marché. La structure de l'oscillateur direct est que le réseau sélectionne la longueur d'onde dans le processus d'oscillation, puis émet la longueur d'onde sélectionnée, tandis que MOPA utilise la longueur d'onde sélectionnée par le réseau comme lumière de départ, et la lumière de départ est amplifiée sous l'action du premier. -amplificateur de niveau, de sorte que la puissance de sortie du laser à fibre sera également améliorée dans une certaine mesure. Depuis longtemps, les lasers à fibre à structure MPOA sont utilisés comme structure préférée pour les lasers à fibre de haute puissance. Cependant, des études ultérieures ont montré que la puissance de sortie élevée dans cette structure conduit facilement à l'instabilité de la distribution spatiale à l'intérieur du laser à fibre, et que la luminosité du laser de sortie sera affectée dans une certaine mesure, ce qui a également un impact direct. sur l'effet de sortie haute puissance.

Avec le développement de la technologie de pompage

La longueur d'onde de pompage des premiers lasers à fibre dopée à l'ytterbium est généralement de 915 nm ou 975 nm, mais ces deux longueurs d'onde de pompage sont les pics d'absorption des ions ytterbium, c'est pourquoi on l'appelle pompage direct, le pompage direct n'a pas été largement utilisé en raison de la perte quantique. La technologie de pompage intra-bande est une extension de la technologie de pompage direct, dans laquelle la longueur d'onde entre la longueur d'onde de pompage et la longueur d'onde de transmission est similaire, et le taux de perte quantique du pompage intra-bande est inférieur à celui du pompage direct.

Laser à fibre haute puissancegoulot d'étranglement du développement technologique

Bien que les lasers à fibre aient une grande valeur d'application dans les industries militaires, médicales et autres, la Chine a favorisé l'application généralisée des lasers à fibre au cours de près de 30 ans de recherche et de développement technologique, mais si vous souhaitez que les lasers à fibre puissent produire une puissance plus élevée, il existe encore de nombreux goulots d'étranglement dans la technologie existante. Par exemple, si la puissance de sortie du laser à fibre peut atteindre 36,6 kW monomode à fibre unique ; L'influence de la puissance de pompage sur la puissance de sortie du laser à fibre ; L'influence de l'effet de lentille thermique sur la puissance de sortie du laser à fibre.

En outre, la recherche d'une technologie de sortie de puissance plus élevée du laser à fibre devrait également prendre en compte la stabilité du mode transversal et l'effet d'assombrissement des photons. Grâce à l'enquête, il est clair que le facteur d'influence de l'instabilité du mode transversal est le chauffage de la fibre, et l'effet d'assombrissement des photons fait principalement référence au fait que lorsque le laser à fibre produit en continu des centaines de watts ou plusieurs kilowatts de puissance, la puissance de sortie affichera un tendance à un déclin rapide, et il existe un certain degré de limitation sur la puissance de sortie continue et élevée du laser à fibre.

Bien que les causes spécifiques de l'effet d'assombrissement des photons n'aient pas été clairement définies à l'heure actuelle, la plupart des gens pensent que le centre de défaut d'oxygène et l'absorption du transfert de charge peuvent conduire à l'apparition d'un effet d'assombrissement des photons. Sur la base de ces deux facteurs, les moyens suivants sont proposés pour inhiber l’effet d’assombrissement des photons. Tels que l'aluminium, le phosphore, etc., afin d'éviter l'absorption du transfert de charge, puis la fibre active optimisée est testée et appliquée, la norme spécifique est de maintenir une puissance de sortie de 3 kW pendant plusieurs heures et de maintenir une puissance de sortie stable de 1 kW pendant 100 heures.