BWT sıx məkan tənzimləmə nəzəriyyəsini (DSBC) təklif etdi və kilovat səviyyəli nasos mənbəyinin təcrübəsi vasitəsilə DSBC-nin düzgünlüyünü yoxladı.Hazırda tək borunun gücü 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad-a qədər artırılıb və elektro-optik səmərəlilik >60% təşkil edir ki, bu da lif çıxışı ilə birləşdirilmiş yüksək güclü nasos mənbəyinə yüksək səviyyədə saxlamağa imkan verir. həcmi azaldarkən parlaqlıq çıxışı, Çəkini azaltmaq və elektro-optik dönüşüm səmərəliliyini artırmaq mümkündür.
Cari çipdən istifadə edərək, BWT müvafiq olaraq 135μm NA0.22 liflə birləşdirilmiş çıxış 420W dalğa uzunluğu ilə 976nm-də kilidlənmiş, keyfiyyət ≈ 500g nüvə diametri olan nasos mənbəyini həyata keçirmişdir;və nüvə diametri 220μm NA0.22 lif ilə birləşdirilmiş çıxış 1000W tək dalğa uzunluğu 976nm (və ya 915nm), keyfiyyət ≈ 400g nasos mənbəyi.
Gələcəkdə yarımkeçirici çip parlaqlığının və elektro-optik səmərəliliyin yaxşılaşdırılması ilə yüngül və yüksək güclü nasos mənbələri kiçik həcmli yüksək güclü fiber lazer işıq mənbələrinin istehsalında əvəzolunmaz rol oynayacaq və inkişafı fəal şəkildə təşviq edəcəkdir. sənaye tətbiqləri.
Giriş
Fiber lazerlər əla şüa keyfiyyəti və çevik güc genişləndirmə imkanları (lif birləşdiriciləri) sayəsində sürətlə inkişaf etmişdir.Son illərdə tək rejimli tək lifli lifli lazerlər TMI (eninə rejimin qeyri-sabitliyi) və SRS effektləri ilə məhdudlaşır və yarımkeçirici birbaşa nasos lifli lazer osilatorlarının gücü 5 kVt ilə məhdudlaşır.
[1].Lazer gücləndiricisi də 10 kVt-da dayandırılır
[2].Çıxış gücü nüvənin diametrini müvafiq şəkildə artırmaqla artırılsa da, çıxış şüasının keyfiyyəti də -1 azalır.Buna baxmayaraq, yarımkeçirici nasos mənbələrinin parlaqlığının yaxşılaşdırılması tələbi hələ də aktualdır.
Sənaye emal tətbiqlərində şüa keyfiyyətinə dair tələblər mütləq tək rejimli deyil.Tək lifin gücünü artırmaq üçün bir neçə aşağı sifariş rejiminə icazə verilir.İndiyə qədər 5 kVt-dan çox gücün 976 nm nasosuna əsaslanan bir neçə rejimli tək lifli və şüa ilə birləşdirilmiş çox rejimli lazer işıq mənbələri Partiya tətbiqləri ilə (əsasən metal materialların kəsilməsi və qaynaqlanması), müvafiq yüksək güclü nasos mənbələrinin istehsalı həm də toplu miqyaslıdır.
Daha kiçik, daha yüngül və daha sabitdir
Yarımkeçirici çip BPP ilə nasos mənbəyinin parlaqlığı arasındakı əlaqə
Üç il əvvəl 9xxnm çiplərin parlaqlığı əsasən 3W/mm*mrad@12W-100μm zolaq eni və 2W/mm*mrad@18W-200μm zolaq eni səviyyəsində idi.Belə çiplərə əsaslanaraq, BWT 600W və 1000W 200μm NA0.22 liflə birləşdirilmiş çıxış-1 əldə edir.
Hazırda 9xxnm çiplərin parlaqlığı 3.75W/mm*mrad@15W-100μm zolaq eni və 3W/mm*mrad@30W-230μm zolaq eni əldə edib və elektro-optik səmərəlilik əsasən təxminən 60% səviyyəsində saxlanılır.
Sıx məkan tənzimləmə nəzəriyyəsinə [6] görə, orta lif birləşməsinin 78% səmərəliliyinə görə hesablanır (çipdən lif birləşməsinin çıxışına lazer emissiyası: bir dalğa uzunluğunda məkan şüasının birləşməsi və VBG olmadan birləşən qütbləşmə şüası), və çipin ən yüksək gücdə işlədiyi güman edilir (BPP çipi müxtəlif cərəyanlarda fərqlidir), biz aşağıdakı kimi məlumat xəritəsi tərtib etdik:
* Çip Parlaqlığı VS Fərqli Əsas Diametrli Fiber Birləşdirmə Çıxış Gücü
Yuxarıdakı rəqəmdən məlum olur ki, müəyyən bir lif (əsas diametri və NA sabitdir) müəyyən bir güc birləşmə çıxışına nail olduqda, fərqli parlaqlığa malik çiplər üçün çiplərin sayı fərqlidir və nasos mənbəyinin həcmi və çəkisi. da fərqlidirlər.Fiber lazerin nasos tələbləri üçün, fərqli parlaqlığa malik yuxarıdakı çiplərdən hazırlanmış nasos mənbəyi seçilərsə, eyni gücdə olan fiber lazerin çəkisi və həcmi tamamilə fərqlidir və su soyutma sisteminin konfiqurasiyası da tamamilə fərqli.
Yüksək səmərəlilik, kiçik ölçülü və yüngül çəki gələcək lazer işıq mənbələrinin (istər diod lazerləri, istər bərk cisimli lazerlər, istərsə də fiber lazerlər) inkişafının qaçılmaz tendensiyalarıdır və yarımkeçirici çiplərin parlaqlığı, səmərəliliyi və gücü bunda həlledici rol oynayır. .
Yüngül, yüksək parlaqlıq, yüksək güc nasos mənbəyi
Lif birləşdiricisinə uyğunlaşmaq üçün ümumi lif spesifikasiyalarını seçdik: 135μm NA0.22 və 220μm NA0.22.İki nasos mənbəyinin optik dizaynı sıx məkan tənzimləməsini və qütbləşmə şüasının birləşməsini qəbul edir.
Onların arasında 420WLD 3.75W/mm*mrad@15W çip və 135μm NA0.22 fiber qəbul edir və 30-100% güc dalğasının kilidlənməsi tələblərinə cavab verən VBG dalğa uzunluğu kilidinə malikdir və elektro-optik səmərəlilik 41% təşkil edir. .LD gövdəsi alüminium ərintisi materialından və sendviç quruluşundan hazırlanır [5].Üst və alt çiplər su soyutma kanalını bölüşür, bu da yerdən istifadəni yaxşılaşdırır.İşıq nöqtəsinin təşkili, spektri və güc çıxışı (lifdəki güc) şəkildə göstərilmişdir:
*420W@135μm NA0.22 LD
Yüksək və aşağı temperaturda şok və vibrasiya testləri üçün 6 LD seçdik.Test məlumatları aşağıdakı kimidir:
*Yüksək və aşağı temperatur təsir testi
*Vibrasiya testi
1000WLD 3W/mm*mrad@30W çipi və müvafiq olaraq 915nm və 976nm fiber-birləşdirilmiş 1000W çıxış əldə edən 220μm NA0.22 lifi qəbul edir və elektro-optik səmərəlilik >44% təşkil edir.LD korpusu da alüminium ərintisi materialından hazırlanır.Daha yüksək güc-kütlə nisbətinə nail olmaq üçün LD qabığı struktur möhkəmliyini təmin etmək şərti ilə sadələşdirilmişdir.LD keyfiyyəti, nöqtə təşkili və çıxış gücü (lifdəki güc) aşağıdakılardır:
*1000W@220μm NA0.22 LD
Nasos mənbəyinin etibarlılığını artırmaq üçün birləşmə ucu lifi kvars son qapağı füzyonu və örtük işığı filtrləmə texnologiyasını qəbul edir, bu da lifin temperaturunu nasos mənbəyindən kənarda otaq temperaturuna yaxın edir.Yüksək və aşağı temperaturda şok və vibrasiya testləri üçün altı 976nmLD seçilmişdir.Test nəticələri aşağıdakı kimidir:
*Yüksək və aşağı temperatur təsir testi
*Yüksək və aşağı temperatur təsir testi
*Vibrasiya testi
Nəticə
Yüksək parlaqlıq çıxışına nail olmaq elektro-optik səmərəlilik hesabına əldə edilir, yəni çip parlaqlığı və birləşmənin normallaşdırılmış tezliyi ilə müəyyən edilən ən yüksək çıxış gücü və ən yüksək elektro-optik səmərəliliyi eyni vaxtda əldə etmək mümkün deyil. lif.Texnologiyanı birləşdirən çox tək borulu məkan şüasında parlaqlıq və səmərəlilik həmişə eyni vaxtda əldə edilə bilməyən məqsədlərdir.Elektro-optik səmərəlilik və güc balansı xüsusi tətbiqə uyğun olaraq müəyyən edilməlidir.
İstinadlar
[1] Mller Friedrich, Krmer Ria G., Matzdorf Christian, et al, "Multi-kW performance analysis of Yb-doped monolithic single-mode gücləndirici və osilator quraşdırma," Fiber Lasers XVI: Technology and Systems (2019).
[2] Gapontsev V, Fomin V, Ferin A, et al, “Diffraction Limited Ultra-High-Power Fiber Lasers,” Advanced Solid-state Photonics (2010).
[3] Haoxing Lin, Li Ni, Kun Peng, et al, “Çinin yerli istehsal olan YDF qatqılı fiber lazeri tək lifdən 20 kVt çıxış əldə etdi,” Chinese Journal of Lasers, 48(09),(2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li, et al, “Homemade 10-kW İtterbium-Doped Aluminophosphosphosilicate Fiber for Tandem Pumping,” Chinese Journal of Lasers, 47(3), (2020).
[5] Dan Xu, Zhijie Guo, Tujia Zhang, et al, "600 W yüksək parlaqlıqlı diod lazer nasos mənbəyi," Spie Laser,1008603,(2017).
[6] Dan Xu, Zhijie Guo, Di Ma, et al, "Yüksək parlaqlıq KW-class birbaşa diod lazer," High-power Diode Laser Technology XVI, High-Power Diode Laser Technology XVI, (2018).
2003-cü ildə qurulan BWT qlobal lazer həlli xidməti təminatçısıdır."Xəyalın işığı sürsün" missiyası və "Görkəmli İnnovasiya" dəyərləri ilə şirkət daha yaxşı lazer məhsulları yaratmağa və qlobal müştərilər üçün diod lazerləri, fiber lazerlər, ultra sürətli lazer məhsulları və həllər təqdim etməyə sadiqdir.İndiyədək dünyanın 70-dən çox ölkə və regionunda 10 milyondan çox BWT lazer sabit şəkildə onlayn rejimdə işləyir.
Göndərmə vaxtı: 11 may 2022-ci il