고출력 광섬유 레이저의 기술적 발전

고출력 광섬유 레이저의 기술적 발전

최적화파이버 레이저구조

1, 공간 광 펌프 구조

초기 파이버 레이저는 주로 광학 펌프 출력을 사용했으며,원자 램프출력은 출력 전력이 낮기 때문에 단시간에 파이버 레이저의 출력 전력을 신속하게 향상시키는 데 더 큰 어려움이 있습니다. 1999년에 광섬유 레이저 연구 개발 분야의 출력이 처음으로 10,000와트를 돌파했습니다. 광섬유 레이저의 구조는 주로 광학 양방향 펌핑을 사용하여 공진기를 형성하고 광섬유의 경사 효율을 조사했습니다. 레이저는 58.3%에 도달했습니다.
그러나 파이버 레이저를 개발하기 위해 파이버 펌프 광과 레이저 결합 기술을 사용하면 파이버 레이저의 출력을 효과적으로 향상시킬 수 있지만 동시에 복잡성이 있어 광학 렌즈가 광 경로를 구축하는 데 도움이 되지 않습니다. 광학 경로를 구축하는 과정에서 레이저를 이동해야 하면 광학 경로도 다시 조정해야 하므로 광학 펌프 구조 파이버 레이저의 광범위한 적용이 제한됩니다.

2, 직접 발진기 구조 및 MOPA 구조

파이버 레이저의 개발과 함께 클래딩 파워 스트리퍼는 점차적으로 렌즈 구성 요소를 대체하여 파이버 레이저의 개발 단계를 단순화하고 파이버 레이저의 유지 관리 효율성을 간접적으로 향상시켰습니다. 이러한 개발 추세는 파이버 레이저의 점진적인 실용성을 상징합니다. 직접 발진기 구조와 MOPA 구조는 시장에서 가장 일반적인 두 가지 광섬유 레이저 구조입니다. 직접 발진기 구조는 발진 과정에서 격자가 파장을 선택하여 선택한 파장을 출력하는 반면, MOPA는 격자에서 선택한 파장을 종자광으로 사용하고 종자광은 첫 번째 작용에 따라 증폭됩니다. 레벨 증폭기이므로 파이버 레이저의 출력도 어느 정도 향상됩니다. 오랫동안 MPOA 구조의 파이버 레이저는 고출력 파이버 레이저에 선호되는 구조로 사용되어 왔습니다. 그러나 후속 연구에 따르면 이 구조의 고출력 출력은 파이버 레이저 내부 공간 분포의 불안정성을 초래하기 쉽고 출력 레이저 밝기가 어느 정도 영향을 받아 직접적인 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌습니다. 고출력 출력 효과에 대해.

펌핑 기술의 발전으로

초기 이터븀 도핑 파이버 레이저의 펌핑 파장은 보통 915nm 또는 975nm인데, 이 두 펌핑 파장은 이터븀 이온의 흡수 피크이므로 다이렉트 펌핑이라고 부르며, 다이렉트 펌핑은 양자 손실로 인해 널리 사용되지 않았습니다. 인밴드 펌핑 기술은 다이렉트 펌핑 기술을 확장한 기술로, 펌핑 파장과 송신 파장 사이의 파장이 유사하고, 인밴드 펌핑의 양자 손실률이 다이렉트 펌핑보다 작은 기술입니다.

고출력 파이버 레이저기술 개발 병목 현상

파이버 레이저는 군사, 의료 및 기타 산업 분야에서 응용 가치가 높지만 중국은 거의 30년 동안의 기술 연구 개발을 통해 파이버 레이저의 광범위한 적용을 추진해 왔습니다. 기존 기술에는 많은 병목 현상이 있습니다. 예를 들어, 광섬유 레이저의 출력 전력이 단일 광섬유 단일 모드 36.6KW에 도달할 수 있는지 여부; 파이버 레이저 출력 전력에 대한 펌핑 전력의 영향; 열렌즈 효과가 파이버 레이저의 출력에 미치는 영향.

또한, 광섬유 레이저의 고출력 기술 연구에서는 횡 모드의 안정성과 광자 어둡게 하는 효과도 고려해야 합니다. 조사를 통해 횡 모드 불안정성의 영향 요인은 섬유 가열이며 광자 암화 효과는 주로 섬유 레이저가 수백 와트 또는 수 킬로와트의 전력을 연속적으로 출력할 때 출력 전력이 급격한 감소 추세에 있으며, 파이버 레이저의 지속적인 고출력 출력에는 어느 정도 제한이 있습니다.

현재 광자 암화 현상의 구체적인 원인은 명확하게 밝혀지지 않았지만, 대부분의 사람들은 산소 결함 중심과 전하 이동 흡수가 광자 암화 현상을 일으킬 수 있다고 믿고 있습니다. 이 두 가지 요인에 대해 광자 암흑화 효과를 억제하기 위해 다음과 같은 방법이 제안되었습니다. 알루미늄, 인 등 전하 이동 흡수를 방지하기 위해 최적화된 활성 섬유를 테스트 및 적용하며, 구체적인 표준은 3KW 전력 출력을 몇 시간 동안 유지하고 1KW 전력 출력을 100시간 동안 안정적으로 유지하는 것입니다.