उच्च शक्ति फाइबर लेजर र एम्पलीफायरहरू

विशेष गरी उच्च शक्तिहरूको लागि, कोर क्षेत्र पर्याप्त ठूलो हुनु आवश्यक छ, किनभने प्रकाश तीव्रता धेरै उच्च हुनेछ, र अर्को कारण डबल-क्लाड फाइबरमा कोर क्षेत्रको क्ल्याडिङको अनुपात ठूलो छ, जसको परिणामस्वरूप कम पम्प अवशोषण हुन्छ। जब कोर क्षेत्र धेरै हजार वर्ग माइक्रोमिटरको क्रममा छ, यो एकल-मोड फाइबर कोर प्रयोग गर्न सम्भव छ। मल्टीमोड फाइबर प्रयोग गरेर, जब मोड क्षेत्र अपेक्षाकृत ठूलो हुन्छ, राम्रो गुणस्तरको आउटपुट बीम प्राप्त गर्न सकिन्छ, र प्रकाश तरंग मुख्यतया आधारभूत मोड हो। (उच्च शक्तिहरूमा बलियो मोड युग्मनको मामला बाहेक, उच्च-अर्डर मोडहरूको उत्तेजना पनि फाइबर घुमाएर केही हदसम्म सम्भव छ) मोड क्षेत्र ठूलो हुँदै जाँदा, बीम गुणस्तर अब विवर्तन-सीमित रहन सक्दैन, तर तुलना गर्नुहोस्। उदाहरणका लागि समान शक्ति तीव्रतामा काम गर्ने रड लेजरहरूको लागि, नतिजाको बीम गुणस्तर अझै पनि राम्रो छ।

त्यहाँ धेरै विकल्पहरू छन् कसरी धेरै उच्च शक्ति पम्प लाइट इन्जेक्सन गर्न। सबैभन्दा सजिलो तरिका फाइबर पोर्टमा सीधा क्लेडिंग पम्प गर्न हो। यो विधिलाई विशेष फाइबर कम्पोनेन्टहरू आवश्यक पर्दैन, तर उच्च-शक्ति पम्प लाइटले हावामा प्रचार गर्न आवश्यक छ, विशेष गरी एयर-ग्लास इन्टरफेस, जुन धुलो वा मिसाइलमेन्टको लागि धेरै संवेदनशील छ। धेरै अवस्थामा, यो फाइबर-जोडिएको पम्प डायोड प्रयोग गर्न राम्रो छ, ताकि पम्प लाइट सधैं फाइबरमा प्रसारित हुन्छ। अर्को विकल्प भनेको पम्प लाइटलाई निष्क्रिय फाइबर (अनडप गरिएको) मा फिड गर्नु र निष्क्रिय फाइबरलाई डोपड फाइबर वरिपरि बेर्नु हो ताकि पम्पको प्रकाश बिस्तारै डोपड फाइबरमा स्थानान्तरण हुन्छ। केही पम्प फाइबर र डोपेड सिग्नल फाइबरहरू एकसाथ फ्यूज गर्न विशेष पम्प संयोजन यन्त्र प्रयोग गर्ने केही तरिकाहरू छन्। साइड-पम्प गरिएको फाइबर कोइल (फाइबर डिस्क लेजरहरू), वा पम्प क्ल्याडिङमा ग्रूभहरूमा आधारित अन्य विधिहरू छन् ताकि पम्प लाइट इन्जेक्ट गर्न सकिन्छ। पछिल्लो प्रविधिले पम्प लाइटको बहु-बिन्दु इंजेक्शनको लागि अनुमति दिन्छ, यसरी थर्मल लोडलाई राम्रोसँग वितरण गर्न।

चित्र २: उच्च शक्तिको डबल-क्लाड फाइबर एम्पलीफायर सेटअपको रेखाचित्र पम्प लाइटको साथ फाइबर पोर्टमा खाली ठाउँमा प्रवेश गर्ने। ग्याँस गिलास इन्टरफेस कडाई पङ्क्तिबद्ध र सफा हुनुपर्छ।

पम्प लाइट इन्जेक्सन गर्ने सबै विधिहरू बीचको तुलना जटिल छ किनभने धेरै पक्षहरू संलग्न छन्: स्थानान्तरण दक्षता, चमक घटाउने, प्रशोधन गर्न सजिलो, लचिलो सञ्चालन, सम्भावित ब्याक रिफ्लेक्सन, फाइबर कोरबाट पम्प प्रकाश स्रोतमा प्रकाश चुहावट, छनोट राख्नुहोस्। ध्रुवीकरण आदि
यद्यपि उच्च-शक्ति फाइबर अप्टिक उपकरणहरूको हालको विकास धेरै छिटो भएको छ, त्यहाँ अझै पनि केही सीमितताहरू छन् जसले थप विकासमा बाधा पुर्‍याउँछ:
उच्च शक्ति फाइबर अप्टिक उपकरणहरूको प्रकाश तीव्रता धेरै सुधारिएको छ। भौतिक क्षतिको थ्रेसहोल्ड अब सामान्यतया पुग्न सकिन्छ। त्यसकारण, त्यहाँ मोड क्षेत्र (ठूलो मोड क्षेत्र फाइबर) बढाउन आवश्यक छ, तर उच्च बीम गुणस्तर आवश्यक हुँदा यो विधिमा सीमितताहरू छन्।
प्रति एकाइ लम्बाइ पावर हानि 100W/m को क्रममा पुगेको छ, फलस्वरूप फाइबरमा बलियो थर्मल प्रभावहरू छन्। पानी चिसोको प्रयोगले धेरै शक्तिमा सुधार गर्न सक्छ। कम डोपिङ सांद्रता भएका लामो फाइबरहरू चिसो गर्न सजिलो हुन्छ, तर यसले ननलाइनर प्रभावहरू बढाउँछ।
कडा रूपमा एकल-मोड फाइबरहरूको लागि, त्यहाँ मोडल अस्थिरता हुन्छ जब उत्पादन शक्ति एक निश्चित थ्रेसहोल्ड भन्दा ठूलो हुन्छ, सामान्यतया केही सय वाट। मोड अस्थिरताले बिमको गुणस्तरमा अचानक गिरावट निम्त्याउँछ, जुन फाइबरमा थर्मल ग्रेटिंग्सको प्रभाव हो (जुन अन्तरिक्षमा द्रुत गतिमा दोलन हुन्छ)।
फाइबर ननलाइनरिटीले धेरै पक्षहरूलाई असर गर्छ। CW सेटअपमा पनि, रमन गेन यति उच्च हुन्छ (डेसिबलमा पनि) कि पावरको महत्त्वपूर्ण भाग लामो तरंगदैर्ध्यको स्टोक्स वेभमा स्थानान्तरण हुन्छ, जसलाई एम्प्लीफाइड गर्न सकिँदैन। एकल-फ्रिक्वेन्सी सञ्चालन उत्तेजित Brillouin स्क्याटरिङ द्वारा धेरै सीमित छ। निस्सन्देह, त्यहाँ केही मापन विधिहरू छन् जसले यो प्रभावलाई निश्चित हदसम्म अफसेट गर्न सक्छ। मोड-लक लेजरहरूमा उत्पन्न हुने अल्ट्रासर्ट पल्स, सेल्फ-फेज मोडुलेशनले तिनीहरूमा बलियो स्पेक्ट्रल फराकिलो प्रभाव उत्पादन गर्नेछ। थप रूपमा, त्यहाँ गैररेखीय ध्रुवीकरण रोटेशन इंजेक्शन गर्ने अन्य समस्याहरू छन्।
माथिको सीमितताहरूको कारणले गर्दा, उच्च शक्ति फाइबर अप्टिक उपकरणहरू सामान्यतया कडाईका साथ स्केलेबल पावर उपकरणहरू मानिँदैन, कम्तिमा प्राप्त गर्न सकिने पावर दायरा बाहिर होइन। (पहिला सुधारहरू एकल पावर स्केलिंगको साथ हासिल गरिएको थिएन, तर सुधारिएको फाइबर डिजाइनहरू र पम्प डायोडहरूसँग।) यसले पातलो डिस्क लेजरहरूसँग फाइबर लेजर टेक्नोलोजी तुलना गर्दा महत्त्वपूर्ण परिणामहरू छन्। यो प्रविष्टि लेजर पावर क्यालिब्रेसन मा थप विवरण मा वर्णन गरिएको छ।
वास्तविक पावर स्केलिंग बिना पनि, उच्च-शक्ति लेजर सेटअपहरू सुधार गर्न धेरै काम गर्न सकिन्छ। एकातिर, यो फाइबर डिजाइन सुधार गर्न आवश्यक छ, जस्तै ठूलो फाइबर मोड क्षेत्र र एकल-मोड निर्देशन प्रयोग गरेर, जुन सामान्यतया फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ। धेरै फाइबर कम्पोनेन्टहरू धेरै महत्त्वपूर्ण छन्, जस्तै विशेष पम्प कप्लरहरू, विभिन्न मोड साइजहरू र विशेष फाइबर कूलिङ उपकरणहरूसँग फाइबर जडान गर्न फाइबर टेपरहरू। एक पटक निश्चित फाइबरको पावर सीमा पुगेपछि, कम्पोजिट बीमहरू अर्को विकल्प हुन्, र यो प्रविधि लागू गर्न उपयुक्त फाइबर सेटअपहरू अवस्थित छन्। अल्ट्राशर्ट पल्स एम्पलीफायर प्रणालीहरूको लागि, स्पेक्ट्रम फराकिलो र त्यसपछिको पल्स कम्प्रेसन जस्ता अप्टिकल फाइबरहरूको गैर-रेखीय प्रभावहरूलाई कम गर्न वा आंशिक रूपमा शोषण गर्न धेरै दृष्टिकोणहरू छन्।