Жоғары қуатты талшықты лазерлердің техникалық эволюциясы

Жоғары қуатты талшықты лазерлердің техникалық эволюциясы

оңтайландыруталшықты лазерқұрылымы

1, ғарыштық жарық сорғысының құрылымы

Ерте талшықты лазерлер көбінесе оптикалық сорғы шығысын пайдаланды,лазершығару, оның шығу қуаты төмен, қысқа уақыт ішінде талшықты лазерлердің шығу қуатын жылдам жақсарту үшін үлкен қиындық туындайды. 1999 жылы талшықты лазерлік зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық өрістің шығыс қуаты алғаш рет 10 000 ваттқа жетті, талшықты лазердің құрылымы негізінен резонаторды құрайтын оптикалық екі жақты сорғыны пайдалану болып табылады, талшықты лазердің көлбеу тиімділігін зерттеу 58,3% -ға жетті.
Дегенмен, талшықты лазерлерді жасау үшін талшықты сорғы жарығын және лазерді біріктіру технологиясын пайдалану талшықты лазерлердің шығыс қуатын тиімді жақсартуға мүмкіндік берсе де, сонымен бірге оптикалық жолды құру үшін оптикалық линзаға қолайлы емес күрделілік бар, бір рет лазерді оптикалық жолды құру процесінде жылжыту керек, содан кейін оптикалық жолды да қайта өзгерту қажет, оптикалық жолды кеңейту сорғыларының кең қолданылуын шектейді.

2, тікелей осциллятор құрылымы және MOPA құрылымы

Талшықты лазерлердің дамуымен қаптаманың қуат сызғыштары линзаның құрамдас бөліктерін біртіндеп ауыстырды, талшықты лазерлердің даму қадамдарын жеңілдетеді және талшықты лазерлердің қызмет көрсету тиімділігін жанама түрде жақсартты. Бұл даму тенденциясы талшықты лазерлердің біртіндеп практикалық болуын білдіреді. Тікелей осциллятор құрылымы және MOPA құрылымы нарықтағы талшықты лазерлердің ең көп таралған екі құрылымы болып табылады. Тікелей осциллятордың құрылымы мынада: тор тербеліс процесінде толқын ұзындығын таңдайды, содан кейін таңдалған толқын ұзындығын шығарады, ал MOPA тор арқылы таңдалған толқын ұзындығын тұқымдық жарық ретінде пайдаланады, ал тұқым жарығы бірінші деңгейлі күшейткіштің әсерінен күшейтіледі, сондықтан талшықты лазердің шығыс қуаты белгілі бір мәтінге дейін жақсарады. Ұзақ уақыт бойы MPOA құрылымы бар талшықты лазерлер жоғары қуатты талшықты лазерлер үшін таңдаулы құрылым ретінде пайдаланылды. Алайда, кейінгі зерттеулер бұл құрылымдағы жоғары қуат шығысы талшықты лазердің ішіндегі кеңістіктік үлестірудің тұрақсыздығына әкелетінін анықтады, ал шығыс лазерінің жарықтығы белгілі бір дәрежеде әсер етеді, бұл жоғары қуатты шығыс әсеріне де тікелей әсер етеді.

Сорғы технологиясының дамуымен

Ерте итербий қосылған талшықты лазердің айдау толқын ұзындығы әдетте 915 нм немесе 975 нм, бірақ бұл екі айдау толқын ұзындығы итербий иондарының жұтылу шыңдары болып табылады, сондықтан ол тікелей айдау деп аталады, кванттық жоғалтуға байланысты тікелей айдау кеңінен қолданылмаған. Жолақты айдау технологиясы тікелей айдау технологиясының кеңеюі болып табылады, онда айдау толқын ұзындығы мен таратқыш толқын ұзындығы арасындағы толқын ұзындығы ұқсас, ал жолақты айдаудың кванттық жоғалту жылдамдығы тікелей айдаудан аз.

Жоғары қуатты талшықты лазертехнологияны дамытудағы кедергі

Талшықты лазерлердің әскери, медициналық және басқа салаларда қолдану мәні жоғары болғанымен, Қытай 30 жылға жуық технологиялық зерттеулер мен әзірлемелер арқылы талшықты лазерлерді кеңінен қолдануды алға тартты, бірақ егер сіз талшықты лазерлерді жоғары қуатпен шығарғыңыз келсе, қолданыстағы технологияда әлі де көптеген кедергілер бар. Мысалы, талшықты лазердің шығыс қуаты бір талшықты бір режимді 36,6 кВт жетуі мүмкін бе; Талшықты лазердің шығу қуатына айдау қуатының әсері; Термиялық линза әсерінің талшықты лазердің шығыс қуатына әсері.

Сонымен қатар, талшықты лазердің жоғары қуатты шығару технологиясын зерттеуде көлденең режимнің тұрақтылығын және фотонды күңгірттеу эффектісін де ескеру қажет. Зерттеу арқылы көлденең режимнің тұрақсыздығына әсер ету факторы талшықты қыздыру болып табылатыны анық, ал фотонды күңгірттеу эффектісі негізінен талшықты лазер үздіксіз жүздеген ватт немесе бірнеше киловатт қуат шығарған кезде шығыс қуаты тез төмендеу тенденциясын көрсетеді және талшықтың үздіксіз жоғары қуат шығысында белгілі бір шектеулер бар.

Қазіргі уақытта фотонды күңгірттеу әсерінің нақты себептері нақты анықталмағанымен, адамдардың көпшілігі оттегі ақауының орталығы және зарядты тасымалдау сіңірілуі фотонды күңгірттеу әсерінің пайда болуына әкелуі мүмкін деп санайды. Осы екі фактор бойынша фотонды күңгірттеу әсерін тежеудің келесі жолдары ұсынылады. Алюминий, фосфор және т.б. зарядты тасымалдауды болдырмау үшін, содан кейін оңтайландырылған белсенді талшық сыналады және қолданылады, нақты стандарт бірнеше сағат бойы 3 кВт қуат шығысын ұстап тұру және 100 сағат бойы 1 кВт қуатты тұрақты шығару болып табылады.