องค์ประกอบระบบของเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง

องค์ประกอบระบบของเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง
1. องค์ประกอบของระบบ
เลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงประกอบด้วยสี่ส่วน ได้แก่ แหล่งกำเนิดแสง ตัวรวมแสง ไฟเบอร์ขยายสัญญาณ และหัวส่งสัญญาณเลเซอร์
1.1 แหล่งกำเนิดปั๊ม: กำลังเอาต์พุตของชิปเลเซอร์แต่ละตัวมีเพียง 10-50 วัตต์ และจะมีการรวมและบรรจุชิป 6-50 ตัวตามความต้องการ หากมีชิปจำนวนมาก จะใช้การรวมลำแสงเชิงพื้นที่และการรวมลำแสงโพลาไรซ์เพื่อเพิ่มกำลัง กำลังของแหล่งกำเนิดปั๊มแต่ละตัวมีตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อยวัตต์ และเพื่อให้ได้กำลังเอาต์พุตระดับกิโลวัตต์ จำเป็นต้องเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดปั๊มมากกว่า 10 ตัวแบบอนุกรม (เช่น เลเซอร์ Ruike ที่ใช้แหล่งกำเนิดปั๊ม 11 ตัวรวมกัน)
1.2 ตัวรวมปั๊ม: ผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการต่อเชื่อมใยแก้วนำแสง โดยโมดูลปั๊มหลายตัวจะถูกเชื่อมต่อทางแสงเข้ากับใยแก้วนำแสงเส้นเดียวกัน
1.3 ไฟเบอร์ขยายสัญญาณ: มีความยาวมักเกิน 30 เมตร จะถูกม้วนและยึดติดกับแผ่นระบายความร้อน โดยมักใช้โครงสร้างหุ้มสองชั้นที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียม: เส้นผ่านศูนย์กลางแกน 10-20 ไมโครเมตร เป็นตัวนำคลื่นแบบโหมดเดี่ยว/โหมดน้อย เจือด้วยไอออนอิตเทอร์เบียม เส้นผ่านศูนย์กลางปลอกหุ้มด้านในถึง 400 ไมโครเมตร และใช้สำหรับส่งผ่านแสงปั๊มแบบหลายโหมด
1.4 หัวฉีดเลเซอร์: ทำหน้าที่สร้างลำแสงเลเซอร์สุดท้าย และสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ประมวลผลผ่านอินเทอร์เฟซมาตรฐานได้
2. หลักการทำงานหลัก
2.1 ตัวเรโซเนเตอร์สำหรับการขยายสัญญาณแสง: ประกอบด้วยไฟเบอร์แบร็กเกรตติ้ง (FBG) สองคู่: เกรตติ้งที่มีการสะท้อนสูง (ค่าการสะท้อน > 99%) สะท้อนแสงที่มีความยาวคลื่นเป้าหมาย (เช่น 1080 นาโนเมตร) กลับไปยังไฟเบอร์ขยายสัญญาณ; เกรตติ้งที่เชื่อมต่อกับเอาต์พุต (ค่าการสะท้อน 10%~50%) สะท้อนแสงบางส่วนเพื่อรักษาการสั่น และส่งผ่านบางส่วนเพื่อสร้างเอาต์พุต แสงปั๊มกระตุ้นไอออนอิตเทอร์เบียมให้เกิดการปล่อยแสงแบบธรรมชาติ และโฟตอนที่ตรงตามข้อกำหนดความยาวคลื่นจะถูกขยายซ้ำๆ ระหว่างเกรตติ้ง จนในที่สุดเกิดเป็นเอาต์พุตเลเซอร์ที่เสถียร
2.2 การเลือกโหมดช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพลำแสง: ในด้านหนึ่ง การอาศัยข้อจำกัดของท่อนำคลื่นของชั้นแกนกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ทำให้สามารถส่งผ่านได้เฉพาะโหมดพื้นฐานที่มีการสูญเสียต่ำเท่านั้น ในอีกด้านหนึ่ง โดยการใช้การทับซ้อนกันสูงระหว่างโหมดพื้นฐานและตัวกลางขยายสัญญาณ (ไอออนอิตเทอร์เบียม) รวมถึงคุณลักษณะการสูญเสียสูงของโหมดลำดับสูงกว่า รวมกับการออกแบบการดัดงอของเส้นใยเพื่อกรองโหมดลำดับสูงกว่าออกไปอีก ทำให้ได้เอาต์พุตโหมดพื้นฐานคุณภาพสูงที่มีค่า M² เข้าใกล้ 1 ในที่สุด