Жоғары қуатты талшықты лазерлердің техникалық эволюциясы

Жоғары қуатты талшықты лазерлердің техникалық эволюциясы

Оңтайландыруталшықты лазерқұрылым

1, ғарыштық жарық сорғысының құрылымы

Алғашқы талшықты лазерлер негізінен оптикалық сорғы шығысын пайдаланды,лазершығыс қуаты төмен, сондықтан талшықты лазерлердің шығыс қуатын қысқа мерзімде тез жақсарту үшін үлкен қиындықтар туындайды. 1999 жылы талшықты лазерді зерттеу және әзірлеу саласында шығыс қуаты алғаш рет 10 000 ватттан асты, талшықты лазердің құрылымы негізінен оптикалық екі бағытты сорғыны пайдалану арқылы резонаторды құрады, ал талшықты лазердің көлбеу тиімділігін зерттеу арқылы 58,3%-ға жетті.
Дегенмен, талшықты сорғы жарығы мен лазерлік байланыстыру технологиясын талшықты лазерлерді жасау үшін пайдалану талшықты лазерлердің шығыс қуатын тиімді түрде жақсарта алса да, сонымен бірге оптикалық линзаның оптикалық жолды құруына қолайлы емес күрделілік бар, лазерді оптикалық жолды құру процесінде жылжыту қажет болғаннан кейін, оптикалық жолды да қайта реттеу қажет, бұл оптикалық сорғы құрылымының талшықты лазерлерінің кең қолданылуын шектейді.

2, тікелей осциллятор құрылымы және MOPA құрылымы

Талшықты лазерлердің дамуымен қаптамалық қуатты қырғыштар линза компоненттерін біртіндеп алмастырды, бұл талшықты лазерлердің даму қадамдарын жеңілдетіп, талшықты лазерлердің техникалық қызмет көрсету тиімділігін жанама түрде жақсартты. Бұл даму үрдісі талшықты лазерлердің біртіндеп практикалық болуын білдіреді. Тікелей осциллятор құрылымы және MOPA құрылымы нарықтағы талшықты лазерлердің ең көп таралған екі құрылымы болып табылады. Тікелей осциллятор құрылымы тордың тербеліс процесінде толқын ұзындығын таңдайтындығында, содан кейін таңдалған толқын ұзындығын шығаратындығында, ал MOPA тормен таңдалған толқын ұзындығын бастапқы жарық ретінде пайдаланады және бастапқы жарық бірінші деңгейлі күшейткіштің әсерінен күшейтіледі, сондықтан талшықты лазердің шығыс қуаты да белгілі бір дәрежеде жақсарады. Ұзақ уақыт бойы MPOA құрылымы бар талшықты лазерлер жоғары қуатты талшықты лазерлер үшін артықшылықты құрылым ретінде пайдаланылды. Дегенмен, кейінгі зерттеулер бұл құрылымдағы жоғары қуатты шығыс талшықты лазердің ішіндегі кеңістіктік таралудың тұрақсыздығына әкелуі мүмкін екенін және шығыс лазерінің жарықтығына белгілі бір дәрежеде әсер ететінін, бұл да жоғары қуатты шығыс әсеріне тікелей әсер ететінін анықтады.

Сорғы технологиясының дамуымен

Ерте иттербиймен легирленген талшықты лазердің айдау толқын ұзындығы әдетте 915 нм немесе 975 нм құрайды, бірақ бұл екі айдау толқын ұзындығы иттербий иондарының сіңіру шыңдары болып табылады, сондықтан ол тікелей айдау деп аталады, кванттық жоғалтуға байланысты тікелей айдау кеңінен қолданылмаған. Диапазонды айдау технологиясы - тікелей айдау технологиясының кеңейтімі, онда айдау толқын ұзындығы мен таратушы толқын ұзындығы арасындағы толқын ұзындығы ұқсас, ал диапазонды айдаудың кванттық жоғалту жылдамдығы тікелей айдауға қарағанда аз.

Жоғары қуатты талшықты лазертехнологияны дамытудағы кедергі

Талшықты лазерлердің әскери, медициналық және басқа да салаларда қолдану құндылығы жоғары болғанымен, Қытай 30 жылға жуық технологиялық зерттеулер мен әзірлемелер арқылы талшықты лазерлерді кеңінен қолдануды ілгерілетіп келеді, бірақ егер сіз талшықты лазерлердің жоғары қуат шығара алатынын қаласаңыз, қолданыстағы технологияда әлі де көптеген кедергілер бар. Мысалы, талшықты лазердің шығыс қуаты бір талшықты бір режимді 36,6 кВт-қа жете ала ма; сорғы қуатының талшықты лазердің шығыс қуатына әсері; термиялық линзаның талшықты лазердің шығыс қуатына әсері.

Сонымен қатар, талшықты лазердің жоғары қуатты шығару технологиясын зерттеу көлденең режимнің тұрақтылығын және фотонның күңгірттеу әсерін де ескеруі керек. Зерттеу барысында көлденең режимнің тұрақсыздығының әсер ету факторы талшықтың қызуы екені және фотонның күңгірттеу әсері негізінен талшықты лазер жүздеген ватт немесе бірнеше киловатт қуат үздіксіз шығарған кезде шығыс қуатының тез төмендеу үрдісін көрсететіні және талшықты лазердің үздіксіз жоғары қуатты шығаруында белгілі бір шектеулер бар екені анықталды.

Фотонның қараңғылану әсерінің нақты себептері қазіргі уақытта нақты анықталмағанымен, көпшілік оттегі ақау орталығы мен зарядтың берілуінің жұтылуы фотонның қараңғылану әсерінің пайда болуына әкелуі мүмкін деп санайды. Осы екі фактор бойынша фотонның қараңғылану әсерін тежеудің келесі жолдары ұсынылады. Алюминий, фосфор және т.б. сияқты, зарядтың берілуінің жұтылуын болдырмау үшін, содан кейін оңтайландырылған белсенді талшық тексеріліп, қолданылады, нақты стандарт - 3 кВт қуат шығысын бірнеше сағат бойы және 1 кВт қуаттың тұрақты шығысын 100 сағат бойы сақтау.