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 талшықтың көлбеу тиімділігін зерттей отырып, резонаторды құрайтын оптикалық екі жақты сорғыны пайдалану болып табылады. лазер 58,3%-ға жетті.
Дегенмен, талшықты лазерлерді жасау үшін талшықты сорғы жарығын және лазерді біріктіру технологиясын пайдалану талшықты лазерлердің шығыс қуатын тиімді түрде жақсарта алады, бірақ сонымен бірге оптикалық жолды құру үшін оптикалық линзаға қолайлы емес күрделілік бар, лазерді оптикалық жолды құру процесінде жылжыту қажет болған кезде, оптикалық жолды да қайта реттеу қажет, бұл оптикалық сорғы құрылымының талшықты лазерлерін кеңінен қолдануды 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 осциллятор 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 біріншінің әсерінен күшейтіледі. -деңгейлі күшейткіш, сондықтан талшықты лазердің шығыс қуаты да белгілі бір дәрежеде 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 таралудың тұрақсыздығына әкелетінін анықтады, ал шығыс лазерінің жарықтығы белгілі бір дәрежеде әсер етеді, бұл да тікелей әсер етеді. жоғары қуатты шығару әсері туралы.

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 қуат шығара алатын етіп жасағыңыз келсе, әлі де бар. қолданыстағы технологиядағы көптеген кедергілер. 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. Тергеу арқылы көлденең режимнің тұрақсыздығына әсер ету факторы талшықты қыздыру екені анық, ал фотонды күңгірттеу эффектісі негізінен талшықты лазер жүздеген ватт немесе бірнеше киловатт қуатты үздіксіз шығарған кезде шығыс қуатының жылдам құлдырау үрдісі және талшықты лазердің 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.