Industrijske novice

Laser z vlakni s kratko valovno dolžino z ozko širino črte

2021-12-27
Za tehnologijo spektralne sinteze je povečanje števila sintetiziranih laserskih podžarkov eden od pomembnih načinov za povečanje moči sinteze. Razširitev spektralnega razpona laserjev z vlakni bo pripomogla k povečanju števila laserskih podžarkov za spektralno sintezo in povečanju moči spektralne sinteze [44-45]. Trenutno je običajno uporabljeno območje sinteze spektra 1050~1072 nm. Za tehnologijo sinteze spektra je velikega pomena nadaljnja širitev obsega valovnih dolžin laserjev z vlakni z ozko črtno širino na 1030 nm. Zato so se številne raziskovalne ustanove osredotočile na kratkovalovne (valovne dolžine manj kot 1040 nm) ozke linije. Proučevali so širokovlaknene laserje. Ta članek v glavnem proučuje laser z vlakni 1030 nm in razširja območje valovne dolžine spektralno sintetiziranega laserskega podžarka na 1030 nm.
Na izhodne lastnosti optičnih laserjev z različnimi valovnimi dolžinami vplivata predvsem absorpcijski in emisijski spekter ojačevalnega vlakna. Pri kratkovalovnih laserjih z vlakni je v primerjavi s tradicionalnim pasom valovne dolžine (1060~1080 nm) optičnih laserjev absorpcijski presek ojačanega vlakna večji. Laser s kratko valovno dolžino se zlahka ponovno absorbira v ojačevalnem vlaknu, da proizvede laserski izhod z daljšo valovno dolžino, to pomeni, da se ustvari ASE, ki omejuje njegovo izhodno moč.

Leta 2011 je O. Schmidt z Univerze v Jeni uporabil vir ASE z ozko širino črte kot semensko svetlobo za ojačanje. Struktura vira semena je prikazana na sliki 21. Za krmiljenje širine semenske linije ob 12. uri se uporabljata dve rešetki, izhodna moč semena je 400 mW, sredinska valovna dolžina pa 1030 nm. Izvor semena se pomnoži v dveh stopnjah. Prva stopnja uporablja fotonsko kristalno vlakno 40/200, druga stopnja pa fotonsko kristalno vlakno 42/500. Končna izhodna moč je 697 W, kakovost žarka pa M2=1,34 [46].


Leta 2016 je Nader A. Naderi iz Laboratorija letalskih sil ZDA uporabil enofrekvenčni laser s signalom PRBS, moduliranim 1030 nm, kot izvorni vir. Spektralna širina črte semenskega vira je bila 3,5 GHz, nato pa je bila ojačana z ojačevalno stopnjo. Eksperimentalna naprava je prikazana na sliki 22. . Sistem poveča izhodno moč laserja v pasu 1030 nm na 1034 W, širina spektralne črte je 11 pm, izhodna učinkovitost stopnje ojačevalnika je 80 %, razmerje zatiranja ASE je do 40 dB, kakovost žarka pa je M2 = 1,1 do 1,2. V poskusu sta bila učinka SBS in ASE potlačena z nadzorom dolžine ojačevalnega vlakna [47-48].

Leta 2014 so Ye Huang et al. Nufern Company v Združenih državah je dosegla kw lasersko moč v območju valovnih dolžin 1028~1100 nm [49]. V poskusu so preučevali predvsem laserje 1028 nm in 1100 nm, rezultate pa primerjali z laserji 1064 nm. Ugotovljeno je bilo, da je bil v primerjavi s tradicionalnimi pasovnimi laserji z vlakni občutno povečan učinek ASE tako kratkovalovnih kot dolgovalovnih laserjev z vlakni. Končno, po zatiranju učinka ASE je bil dosežen 1215 W enomodni laserski izhod v pasu 1028 nm, optična učinkovitost pa je bila 75 %.

Leta 2016 je ameriško podjetje Roman Yagodkin et al. izvedli fazno modulacijo na enofrekvenčnem laserju kot semenskem viru. Po ojačanju je bila dosežena moč laserja >1,5 kW. Razpon valovne dolžine laserskega središča je 1030~1070 nm, širina spektralne črte pa je <15 GHz[50]. Izhodni spekter pri valovni dolžini je prikazan na sliki 23. Iz spektra je razvidno, da je razmerje zatiranja ASE kratkovalovnega laserskega spektra približno 15 dB nižje kot pri laserju blizu 1064 nm. Leta 2017 je ameriško podjetje IPG izvedlo fazno modulacijo na 1030 nm enofrekvenčnem laserju, da bi razširilo spekter na 20 GHz. Po tristopenjski stopnji predojačevanja je izhodna moč dosegla 15-20 W in končno po glavni ojačevalni stopnji je bila izhodna moč 2,2 kW. Izhod kratkovalovne dolžine laserja je trenutno največja izhodna moč laserja z vlakni v pasu 1030 nm [50].
Če povzamemo, je zaradi vpliva učinka ASE največja izhodna moč kratkovalovnega laserja z ozko črto z vlakni le 2,2 kW, kar ima veliko prostora za razvoj v primerjavi z laserjem z ozko širino vlaken blizu tipične valovna dolžina 1064 nm.

We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept