Uitdagingen waarmee krachtige continue thulium-gedoteerde fiberlasers worden geconfronteerd

Uitdagingen waarmee continue thulium-gedoteerde fiberlasers met hoog vermogen worden geconfronteerd. De afgelopen twintig jaar is het uitgangsvermogen van continue thulium-gedoteerde fiberlasers dramatisch toegenomen. Het uitgangsvermogen van een enkele volledig uit vezels bestaande oscillator is groter dan 500 W; de volledig uit vezels bestaande MOPA-structuur heeft een uitgangsvermogen van kilowatt bereikt. Er zijn echter nog steeds veel problemen die verdere verbeteringen in de macht belemmeren.

Allereerst zal het systeem, wanneer het vermogen toeneemt, een grote hoeveelheid warmte genereren, wat de toename van het uitgangsvermogen en de stabiliteit van de laser ernstig zal beïnvloeden en zelfs schade aan de laser kan veroorzaken. Daarom is een effectieve warmteafvoer cruciaal. Door gebruik te maken van een meertrapsversterkingsstructuur kan de warmteverdeling van het systeem effectief worden verspreid en wordt de druk op het thermisch beheer verminderd. Het gebruik van een pompbron met een golflengte die dicht bij die van de laser ligt, kan kwantumverliezen verminderen en de warmteproductie verminderen. Bovendien bieden sommige nieuwe optische vezels met goede warmteafvoerende eigenschappen, zoals met metaal beklede optische vezels, ook nieuwe ideeën voor thermisch beheer.

Ten tweede: hoe hoger het uitgangsvermogen van de laser, des te duidelijker zal het niet-lineaire effect in de optische vezel hebben op de vermogenstoename. Sommige nieuwe fotonische kristalvezels met een groot veld hebben hogere niet-lineaire drempels, die de impact van niet-lineaire effecten effectief kunnen verminderen.

Naast de invloed van temperatuur en niet-lineaire effecten beperken de prestaties van optische vezelapparaten van 2 μm ook tot op zekere hoogte de verbetering van het uitgangsvermogen. Wanneer het vermogen het maximale vermogen van het optische vezelapparaat overschrijdt, raakt het apparaat beschadigd en veroorzaakt een hoog vermogen. Een hogere temperatuur beïnvloedt de prestaties van glasvezelapparaten.

Daarom is de ontwikkeling van optische vezelapparaten met een hoge stabiliteit en een hoog vermogen een belangrijke manier om het uitgangsvermogen van met thulium gedoteerde vezellasers verder te vergroten. Bovendien zijn de absorptie-efficiëntie van het pomplicht door de versterkingsvezel en de helderheid van de pompbron ook belangrijke factoren die de vermogenstoename beïnvloeden.

Over het algemeen kan het verbeteren van het uitgangsvermogen van met thulium gedoteerde vezellasers beginnen bij de aspecten van het bereiken van effectieve temperatuurbeheersing, het ontwikkelen van hoogefficiënte thulium-gedoteerde vezels, het overwinnen van niet-lineaire effecten, het verbeteren van de prestaties van vezelapparaten, het optimaliseren van de systeemstructuur en het verbeteren van de pompbron. helderheid.