Systemsammensætning af højeffektfiberlaser

Systemsammensætning af højeffektfiberlaser
1. Systemets sammensætning
Højeffektfiberlaseren består af fire dele: pumpekilde, pumpekombinator, forstærkningsfiber og laserudgangshoved
1.1 Pumpekilde: Udgangseffekten for en enkelt lasermatrice er kun 10W~50W, og 6~50 matricer vil blive integreret og pakket efter behov. Hvis der er et stort antal chips, vil rumlig strålekombination og polarisationsstrålekombination blive kombineret for at øge effekten. Effekten for en enkelt pumpekilde varierer fra ti til hundredvis af watt, og for at opnå en output på kilowattniveau skal mere end 10 pumpekilder forbindes i serie (f.eks. Ruike-laseren, der bruger en kombination af 11 pumpekilder).
1.2 Pumpekombinator: Produceret ved hjælp af fiberfusionssplejsningsteknologi er flere pumpemoduler optisk koblet til den samme fiber.
1.3 Forstærkningsfiber: med en længde, der ofte overstiger 30 meter, vil den blive viklet og fastgjort på varmeafledningspladen, ofte ved hjælp af en ytterbiumdoteret dobbeltbeklædningsstruktur: kernediameter på 10-20 μm, single-mode/few-mode bølgeleder, doteret med ytterbiumioner; den indre beklædningsdiameter når 400 μm og bruges til at transmittere multi-mode pumpelys.
1.4 Laserudgangshoved: Ansvarlig for det endelige laseroutput og kan tilsluttes behandlingsudstyr via et standardinterface.
2. Kernefunktionsprincip
2.1 Resonator til optisk forstærkning: Består af et par fiber Bragg-gitre (FBG'er): et højreflektionsgitter (reflektivitet > 99%) reflekterer lys med målbølgelængden (f.eks. 1080 nm) tilbage til forstærkningsfiberen; et udgangskoblet gitter (reflektivitet 10%~50%) reflekterer delvist for at opretholde oscillationen og transmitteres delvist for at danne output. Pumpelys exciterer ytterbiumioner for at producere spontan emission, og fotoner, der opfylder bølgelængdekravene, forstærkes gentagne gange mellem gitrene, hvilket i sidste ende danner et stabilt laseroutput.
2.2 Valg af tilstand sikrer strålekvalitet: På den ene side er det kun muligt at lade grundtilstanden transmittere med lavt tab, afhængigt af bølgelederbegrænsningen i kernelaget med lille diameter. På den anden side opnås der i sidste ende et grundtilstandsoutput af høj kvalitet med M², der nærmer sig 1, ved at udnytte den høje overlapning mellem grundtilstanden og forstærkningsmediet (ytterbiumioner) samt de høje tabsegenskaber ved højere ordens tilstande, kombineret med fiberbøjningsdesign for yderligere at filtrere højere ordens tilstande fra.