Herausforderungen für leistungsstarke, kontinuierliche Thulium-dotierte Faserlaser

Herausforderungen für leistungsstarke kontinuierliche Thulium-dotierte Faserlaser: In den letzten zwei Jahrzehnten ist die Ausgangsleistung kontinuierlicher Thulium-dotierter Faserlaser dramatisch gestiegen. Die Ausgangsleistung eines einzelnen Vollfaseroszillators hat 500 W überschritten; Die Vollfaser-MOPA-Struktur hat eine Ausgangsleistung von Kilowatt erreicht. Allerdings gibt es immer noch viele Probleme, die weiteren Leistungsverbesserungen im Wege stehen.

Erstens erzeugt das System bei einer Leistungssteigerung eine große Wärmemenge, die die Steigerung der Ausgangsleistung und die Stabilität des Lasers erheblich beeinträchtigt und sogar zu Schäden am Laser führen kann. Daher ist eine effektive Wärmeableitung von entscheidender Bedeutung. Durch den Einsatz einer mehrstufigen Verstärkungsstruktur kann die Wärmeverteilung des Systems effektiv verteilt und der Druck auf das Wärmemanagement verringert werden. Die Verwendung einer Pumpquelle mit einer Wellenlänge nahe der des Lasers kann Quantenverluste reduzieren und die Wärmeerzeugung reduzieren. Darüber hinaus bieten einige neue optische Fasern mit guten Wärmeableitungseigenschaften, wie beispielsweise metallbeschichtete optische Fasern, auch neue Ideen für das Wärmemanagement.

Zweitens gilt: Je höher die Ausgangsleistung des Lasers, desto offensichtlicher ist der nichtlineare Effekt in der optischen Faser auf die Leistungssteigerung. Einige neue photonische Kristallfasern mit großem Modenfeld verfügen über höhere nichtlineare Schwellenwerte, wodurch die Auswirkungen nichtlinearer Effekte wirksam verringert werden können.

Neben dem Einfluss von Temperatur und nichtlinearen Effekten schränkt auch die Leistung von 2-μm-Glasfasergeräten die Verbesserung der Ausgangsleistung in gewissem Maße ein. Wenn die Leistung die maximale Leistung des Glasfasergeräts überschreitet, wird das Gerät beschädigt und eine hohe Leistung führt zu einer erhöhten Temperatur, die sich auf die Leistung von Glasfasergeräten auswirkt.

Daher ist die Entwicklung hochstabiler, leistungsbeständiger optischer Fasergeräte eine wichtige Möglichkeit, die Ausgangsleistung von Thulium-dotierten Faserlasern weiter zu steigern. Darüber hinaus sind auch die Absorptionseffizienz des Pumplichts durch die Verstärkungsfaser und die Helligkeit der Pumpquelle wichtige Faktoren, die die Leistungssteigerung beeinflussen.

Im Allgemeinen kann die Verbesserung der Ausgangsleistung von Thulium-dotierten Faserlasern von den Aspekten einer effektiven Temperaturkontrolle, der Entwicklung hocheffizienter Thulium-dotierter Fasern, der Überwindung nichtlinearer Effekte, der Verbesserung der Leistung von Fasergeräten, der Optimierung der Systemstruktur und der Verbesserung der Pumpquelle ausgehen Helligkeit.