Тулий қосылған талшықты лазерлік қуат

Соңғы жылдары тулий қосылған талшықты лазерлер ықшам құрылымы, жақсы сәуле сапасы және жоғары кванттық тиімділік сияқты артықшылықтарына байланысты көбірек назар аударды. Олардың ішінде жоғары қуатты үздіксіз тулий қосылған талшықты лазерлер медициналық көмек, әскери қауіпсіздік, ғарыштық байланыс, ауаның ластануын анықтау және материалдарды өңдеу сияқты көптеген салаларда маңызды қолданбаларға ие. Соңғы 20 жыл ішінде жоғары қуатты үздіксіз тулий қосылған талшықты лазерлер қарқынды дамып, қазіргі максималды шығу қуаты киловатт деңгейіне жетті. Әрі қарай, осцилляторлар мен күшейту жүйелерінің аспектілерінен тулий қосылған талшықты лазерлердің қуатты жақсарту жолын және даму тенденцияларын қарастырайық.

Ерте тулий қосылған талшықты лазерлердің сорғы көзі әдетте төмен қуатты 1064 нм YAG лазерін немесе 790 нм бояу лазерін пайдаланды. Сорғы көзінің төмен қуатына және сол кездегі кері легирленген талшықты дайындау процесінің шектеулеріне байланысты тулий қосылған талшықты лазерлердің шығу қуаты тек ватт деңгейінде болды. Қос қабатты сорғы технологиясын енгізу және жоғары қуатты жартылай өткізгіш лазерлік технологияның жетілуінің артуымен, тулий қосылған талшықты лазерлердің шығу қуаты да үнемі артып келеді.

1998 жылы Джексон және т.б. Ұлыбританиядағы Манчестер университетінен 790 нм жартылай өткізгішті лазерді сорғы көзі ретінде пайдаланды және максималды шығу қуаты 5,4 Вт болатын кеңістіктік құрылымды үздіксіз бапталатын тулий қосылған талшықты лазерді құру үшін қаптама сорғы технологиясын пайдаланды. 2007 жылы тулий- легирленген германатты талшықты лазер әзірленді. Эксперименттік құрылғы 1-суретте көрсетілген. Бір жақты айдау режимінде 1900 нм-де 64 Вт үздіксіз лазер шығысы алынды. Жоғары шығыс қуатын алу үшін зерттеушілер екі жақты сорғыны қолданды және ұзындығы 40 см күшейткіш талшықты қолданды және соңында 104 Вт 1900 нм үздіксіз лазер шығысын алды.

2009 жылы Харбин технологиялық институты толық талшықты сызықты қуыс құрылымы бар тулий қосылған талшықты лазерді әзірледі. Ол резонанстық қуысты құру үшін талшықты шағылыстыратын Брегг торынан және тулий қосылған талшықтың шеткі бетімен жасалған Френель шағылысынан тұрады. Ол 793 нм LD арқылы айдалады. Соңында 39,4 Вт шығыс қуаты алынды. Сонымен қатар, олар сондай-ақ жоғары шағылысу бар қосқыштар ретінде FBG және дихрикалық айналар пайдаланылған кезде алынған шығыс қуаты мен спектрлік сипаттамаларын салыстырды және барлық талшықты құрылымның еңіс тиімділігі төмен және шекті қуат жоғары екенін анықтады. Кеңістіктік құрылыммен салыстырғанда, толық талшықты құрылым бастапқыда оптикалық талшықты құрылғының өнімділігімен және сплайсинг сапасымен шектелді және оның артықшылықтары айқын болмады. Оптикалық талшықты құрылғыларды дайындау технологиясы мен сплайс деңгейінің үздіксіз жетілдірілуімен барлық талшықты құрылымдар бірте-бірте үлкен артықшылықтарды көрсетті.

Сол жылы кеңістіктік құрылымға негізделген жоғары қуатты тулий қосылған талшықты лазер 793 нм LD қолданып, ядро ​​диаметрі 25 мкм және сандық апертурасы (NA) 0,08 болатын тулий қосылған талшықты айдады және қол жеткізілді. бір режимді лазер шығысы 300 Вт. Кейінірек ұқсас құрылыммен 2040 нм көп режимді лазер шығысын 885 алу үшін өзек диаметрі 40 мкм және сандық саңылауы 0,2 болатын үлкен режимді өріс талшығы пайдаланылды. Вт, бұл жалғыз тулий қосылған талшықты осциллятор арқылы алынатын максималды шығыс қуаты.

2014 жылы Цинхуа университеті талшықты Брагг торынан және ұзындығы 3 м күшейткіш талшықтан тұратын толық талшықты сызықты қуыс құрылымы бар жоғары қуатты тулий қосылған талшықты лазер туралы хабарлады. Сорғы көздері ретінде максималды шығыс қуаты 70 Вт жеті 790 нм LD пайдаланылды. Соңында 227 Вт шығыс қуаты алынды. Сол жылы Ұлттық қорғаныс технологиясы университеті толық талшықты түзу қуыс құрылымы бар жоғары тиімді тар сызықты ені бар тулий қосылған талшықты лазерді құру үшін сорғы көздері ретінде екі жоғары қуатты 1173 нм Раман талшықты лазерін (RFL) пайдаланды және соңында 96 Вт қуатқа қол жеткізді. Бұл 1200 нм-ге жуық сорғы толқын ұзындығы және жүздеген ватт ретімен шығу қуаты бар тулий қосылған талшықты лазер туралы хабарланған бірінші. Ол сондай-ақ тулий қосылған талшықты лазерлердің шығу қуатын арттыру үшін өте перспективалы сорғы шешімін ұсынды.

2015 жылы Хуажун ғылым және технология университеті толығымен талшықты сызықты қуыс құрылымы бар тулий қосылған талшықты лазер жасау үшін өздігінен жасалған тулий қосылған қос қапталған кремний талшығын пайдаланды. Ол айдау үшін үш жоғары қуатты 793 нм LD қолданды және 121 Вт шығыс қуатын алды. Бұл 1915 нм толқын ұзындығында жүздеген ватт шығу қуатын алу үшін отандық тулий қосылған оптикалық талшықты бірінші рет пайдалану. Сонымен қатар, эксперименттер күшейтілген талшықтың ішкі қаптамасының диаметрін ұлғайту жылуды жақсырақ таратуға қол жеткізе алатынын анықтады, бұл сонымен қатар тулий қосылған талшықты лазерлердің жылуды басқару және қуатын жақсарту идеяларын ұсынады.