วิวัฒนาการทางเทคนิคของเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง

วิวัฒนาการทางเทคนิคของเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง

การเพิ่มประสิทธิภาพของไฟเบอร์เลเซอร์โครงสร้าง

1 โครงสร้างปั๊มแสงพื้นที่

เลเซอร์ไฟเบอร์ในยุคแรกๆ ส่วนใหญ่ใช้เอาท์พุตปั๊มแบบออปติคอลเลเซอร์เอาต์พุต กำลังเอาต์พุตต่ำ ความยากลำบากมากขึ้นในการปรับปรุงกำลังเอาต์พุตของไฟเบอร์เลเซอร์อย่างรวดเร็วในระยะเวลาอันสั้น ในปี 1999 กำลังส่งออกของสาขาการวิจัยและพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์ทะลุ 10,000 วัตต์เป็นครั้งแรก โครงสร้างของไฟเบอร์เลเซอร์ส่วนใหญ่จะใช้การสูบน้ำแบบสองทิศทางแบบออปติคอล สร้างตัวสะท้อนด้วยการตรวจสอบประสิทธิภาพความลาดเอียงของไฟเบอร์ เลเซอร์ถึง 58.3%
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการใช้แสงปั๊มไฟเบอร์และเทคโนโลยีการเชื่อมต่อด้วยเลเซอร์เพื่อพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์สามารถปรับปรุงกำลังขับของไฟเบอร์เลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ในขณะเดียวกันก็มีความซับซ้อนซึ่งไม่เอื้อต่อการสร้างเส้นทางแสงของเลนส์ออปติคอล เมื่อเลเซอร์จำเป็นต้องถูกเคลื่อนย้ายในกระบวนการสร้างเส้นทางแสง ก็ต้องปรับเส้นทางแสงอีกครั้ง ซึ่งจะจำกัดการใช้งานในวงกว้างของไฟเบอร์เลเซอร์โครงสร้างปั๊มแสง

2 โครงสร้างออสซิลเลเตอร์โดยตรงและโครงสร้าง MOPA

ด้วยการพัฒนาของไฟเบอร์เลเซอร์ เครื่องปอกสายไฟแบบหุ้มได้ค่อยๆ เปลี่ยนส่วนประกอบเลนส์ ทำให้ขั้นตอนการพัฒนาของไฟเบอร์เลเซอร์ง่ายขึ้น และปรับปรุงประสิทธิภาพการบำรุงรักษาของไฟเบอร์เลเซอร์ทางอ้อม แนวโน้มการพัฒนานี้เป็นสัญลักษณ์ของการใช้งานจริงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของไฟเบอร์เลเซอร์ โครงสร้างออสซิลเลเตอร์โดยตรงและโครงสร้าง MOPA เป็นโครงสร้างไฟเบอร์เลเซอร์สองชนิดที่พบมากที่สุดในตลาด โครงสร้างออสซิลเลเตอร์โดยตรงคือตะแกรงจะเลือกความยาวคลื่นในกระบวนการสั่น จากนั้นจึงส่งออกความยาวคลื่นที่เลือก ในขณะที่ MOPA ใช้ความยาวคลื่นที่เลือกโดยตะแกรงเป็นแสงของเมล็ด และแสงของเมล็ดจะถูกขยายภายใต้การกระทำของตัวแรก - แอมพลิฟายเออร์ระดับดังนั้นกำลังขับของไฟเบอร์เลเซอร์ก็จะได้รับการปรับปรุงในระดับหนึ่งด้วย เป็นเวลานานที่ไฟเบอร์เลเซอร์ที่มีโครงสร้าง MPOA ถูกนำมาใช้เป็นโครงสร้างที่ต้องการสำหรับไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูง อย่างไรก็ตาม การศึกษาต่อมาพบว่าเอาต์พุตกำลังสูงในโครงสร้างนี้ทำให้เกิดความไม่แน่นอนของการกระจายเชิงพื้นที่ภายในไฟเบอร์เลเซอร์ได้ง่าย และความสว่างของเลเซอร์เอาท์พุตจะได้รับผลกระทบในระดับหนึ่ง ซึ่งมีผลกระทบโดยตรงด้วย เกี่ยวกับเอฟเฟกต์เอาต์พุตกำลังสูง

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสูบน้ำ

ความยาวคลื่นในการสูบของไฟเบอร์เลเซอร์ที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียมในยุคแรกๆ มักจะอยู่ที่ 915 นาโนเมตรหรือ 975 นาโนเมตร แต่ความยาวคลื่นในการสูบทั้งสองนี้เป็นยอดการดูดกลืนแสงของไอออนอิตเทอร์เบียม ดังนั้นจึงเรียกว่าการสูบโดยตรง การสูบน้ำโดยตรงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากการสูญเสียควอนตัม เทคโนโลยีการสูบน้ำในแถบความถี่เป็นส่วนขยายของเทคโนโลยีการสูบน้ำโดยตรง ซึ่งความยาวคลื่นระหว่างความยาวคลื่นในการสูบและความยาวคลื่นในการส่งจะใกล้เคียงกัน และอัตราการสูญเสียควอนตัมของการสูบน้ำในแถบความถี่น้อยกว่าการสูบโดยตรง

เลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงคอขวดการพัฒนาเทคโนโลยี

แม้ว่าไฟเบอร์เลเซอร์จะมีมูลค่าการใช้งานสูงในอุตสาหกรรมการทหาร การแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ แต่จีนได้ส่งเสริมการใช้งานเลเซอร์ไฟเบอร์ในวงกว้างผ่านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีมาเกือบ 30 ปี แต่ถ้าคุณต้องการทำให้ไฟเบอร์เลเซอร์สามารถส่งออกพลังงานที่สูงขึ้นได้ ก็ยังมี ปัญหาคอขวดมากมายในเทคโนโลยีที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่นกำลังส่งออกของไฟเบอร์เลเซอร์สามารถเข้าถึงโหมดเดี่ยวไฟเบอร์เดี่ยว 36.6KW หรือไม่ อิทธิพลของกำลังปั๊มต่อกำลังเอาต์พุตเลเซอร์ไฟเบอร์ อิทธิพลของเลนส์ความร้อนที่มีต่อกำลังเอาต์พุตของไฟเบอร์เลเซอร์

นอกจากนี้ การวิจัยเทคโนโลยีการส่งออกพลังงานที่สูงขึ้นของไฟเบอร์เลเซอร์ควรพิจารณาความเสถียรของโหมดตามขวางและเอฟเฟกต์โฟตอนมืดลงด้วย จากการตรวจสอบ เป็นที่ชัดเจนว่าปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความไม่เสถียรของโหมดตามขวางคือความร้อนของไฟเบอร์ และเอฟเฟกต์โฟตอนเข้มขึ้นส่วนใหญ่หมายถึงว่าเมื่อไฟเบอร์เลเซอร์ส่งออกพลังงานอย่างต่อเนื่องหลายร้อยวัตต์หรือหลายกิโลวัตต์ กำลังขับจะแสดง แนวโน้มการลดลงอย่างรวดเร็ว และมีข้อจำกัดในระดับหนึ่งเกี่ยวกับการส่งออกพลังงานสูงอย่างต่อเนื่องของไฟเบอร์เลเซอร์

แม้ว่าสาเหตุเฉพาะของเอฟเฟกต์ความมืดของโฟตอนยังไม่ได้รับการระบุอย่างชัดเจนในปัจจุบัน แต่คนส่วนใหญ่เชื่อว่าจุดศูนย์กลางข้อบกพร่องของออกซิเจนและการดูดซับการถ่ายโอนประจุสามารถนำไปสู่การเกิดเอฟเฟกต์ของโฟตอนมืดลงได้ จากปัจจัยทั้งสองนี้ มีการเสนอวิธีต่อไปนี้เพื่อยับยั้งเอฟเฟกต์โฟตอนเข้มขึ้น เช่น อลูมิเนียม ฟอสฟอรัส ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงการดูดซึมการถ่ายโอนประจุ จากนั้นจึงทดสอบและใช้ไฟเบอร์แอคทีฟที่ได้รับการปรับปรุง มาตรฐานเฉพาะคือการรักษากำลังขับ 3KW เป็นเวลาหลายชั่วโมง และรักษากำลังไฟฟ้า 1KW ให้เสถียรเป็นเวลา 100 ชั่วโมง