Teollisuuden uutisia

Lyhyen aallonpituuden kapea viivanleveys kuitulaser

2021-12-27
Spektrisynteesitekniikassa syntetisoitujen laserosasäteiden määrän lisääminen on yksi tärkeimmistä tavoista lisätä synteesitehoa. Kuitulaserien spektrialueen laajentaminen auttaa lisäämään spektrisynteesilaserin osasäteiden määrää ja lisäämään spektrin synteesitehoa [44-45]. Tällä hetkellä yleisesti käytetty spektrisynteesialue on 1050½ž1072 nm. Kapean viivanleveyden kuitulaserien aallonpituusalueen laajentamisella edelleen 1030 nm:iin on suuri merkitys spektrisynteesitekniikalle. Siksi monet tutkimuslaitokset ovat keskittyneet lyhyen aallonpituuden (aallonpituus alle 1040 nm) kapealinjaisiin Laajakuitulasereita tutkittiin. Tämä artikkeli tutkii pääasiassa 1030 nm:n kuitulaseria ja laajentaa spektraalisesti syntetisoidun laserosäteen aallonpituusalueen 1030 nm:iin.
Eri aallonpituuksilla olevien kuitulaserien lähtöominaisuuksiin vaikuttavat pääasiassa vahvistuskuidun absorptiospektri ja emissiospektri. Lyhyen aallonpituisten kuitulaserien tapauksessa vahvistuskuidun absorptiopoikkileikkaus on suurempi verrattuna perinteiseen aallonpituuskaistaan ​​(1060½ž1080 nm). Lyhyen aallonpituinen laser imeytyy helposti takaisin vahvistuskuituun tuottamaan pidemmän aallonpituisen laserlähdön, eli syntyy ASE, joka rajoittaa sen lähtötehoa.

O. Schmidt Jenan yliopistosta käytti vuonna 2011 kapeaa viivanleveyttä ASE-lähdettä siemenvalona vahvistuksessa. Siemenlähteen rakenne on esitetty kuvassa 21. Siemenlinjan leveyttä ohjataan kahdella ritilällä klo 12, siemenlähtöteho on 400 mW ja keskiaallonpituus 1030 nm. Siemenlähde vahvistetaan kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa käytetään 40/200 fotonikidekuitua ja toisessa 42/500 fotonikidekuitua. Lopullinen lähtöteho on 697 W ja säteen laatu M2=1,34 [46].


Vuonna 2016 Nader A. Naderi Yhdysvaltain ilmavoimien laboratoriosta käytti siemenlähteenä yksitaajuista laseria PRBS-signaalilla, joka oli moduloitu 1030 nm. Siemenlähteen spektrin viivaleveys oli 3,5 GHz, minkä jälkeen sitä vahvistettiin vahvistinvaiheella. Koelaite on esitetty kuvassa 22. . Järjestelmä kasvattaa 1030 nm:n kaistan laserlähtötehon 1034 W:iin, spektrin viivanleveys on 23 pm, vahvistinasteen lähtöhyötysuhde 80 %, ASE-vaimennussuhde on jopa 40 dB ja säteen laatu M2. = 1,1 - 1,2. Kokeessa SBS- ja ASE-vaikutukset tukahdutettiin säätelemällä vahvistuskuidun pituutta [47-48].

Vuonna 2014 Ye Huang et al. yhdysvaltalaisen Nufern Companyn kw lasertehon aallonpituusalueella 1028½ž1100 nm [49]. Kokeessa tutkittiin pääasiassa 1028 nm ja 1100 nm lasereita ja tuloksia verrattiin 1064 nm lasereihin. Todettiin, että verrattuna perinteisiin kaistakuitulasereihin sekä lyhytaaltoisten että pitkän aallonpituisten kuitulaserien ASE-vaikutus parani merkittävästi. Lopuksi ASE-ilmiön vaimentamisen jälkeen saavutettiin 1 215 W:n yksimuotolaserin lähtö 1 028 nm:n kaistalla, ja optinen tehokkuus oli 75 %.

Vuonna 2016 amerikkalainen yritys Roman Yagodkin et al. suoritti vaihemodulaation yksitaajuisella laserilla siemenlähteenä. Vahvistuksen jälkeen saatiin laserteho > 1,5 kW. Laserin keskiaallonpituusalue on 1030 × 1070 nm ja spektrin viivanleveys <15 GHz[50]. Ulostulospektri aallonpituudella on esitetty kuvassa 23. Spektristä voidaan nähdä, että lyhytaaltoisen laserspektrin ASE-vaimennussuhde on noin 15 dB pienempi kuin laserin lähellä 1064 nm. Vuonna 2017 US IPG Company suoritti vaihemodulaation 1030 nm:n yksitaajuiselle laserille laajentaakseen spektrin 20 GHz:iin. Kolmivaiheisen esivahvistusvaiheen jälkeen lähtöteho saavutti 15-20 W ja lopulta päävahvistinvaiheen jälkeen lähtöteho oli 2,2 kW. Lyhyen aallonpituuden laserlähtö on tällä hetkellä 1030 nm:n kaistan kuitulaserin suurin lähtöteho [50].
Yhteenvetona voidaan todeta, että ASE-ilmiön vaikutuksesta lyhyen aallonpituisen kapeaviivaisen kuitulaserin maksimilähtöteho on vain 2,2 kW, jolla on paljon kehittämisen varaa verrattuna kapeaviivanleveiseen kuitulaseriin lähellä tyypillistä. aallonpituus 1064 nm.