थुलियम डोपेड फाइबर लेजर पावर

हालैका वर्षहरूमा, थुलिअम-डोपेड फाइबर लेजरहरूले कम्प्याक्ट संरचना, राम्रो बीम गुणस्तर, र उच्च क्वान्टम दक्षता जस्ता फाइदाहरूको कारणले थप ध्यान आकर्षित गरेको छ। ती मध्ये, उच्च-शक्ति निरन्तर थुलियम-डोपेड फाइबर लेजरहरूसँग चिकित्सा हेरचाह, सैन्य सुरक्षा, अन्तरिक्ष संचार, वायु प्रदूषण पत्ता लगाउने, र सामग्री प्रशोधन जस्ता धेरै क्षेत्रहरूमा महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगहरू छन्। विगत लगभग 20 वर्षहरूमा, उच्च-शक्ति निरन्तर थुलिअम-डोपेड फाइबर लेजरहरू द्रुत रूपमा विकसित भएका छन्, र वर्तमान अधिकतम उत्पादन शक्ति किलोवाट स्तरमा पुगेको छ। अर्को, थुलियम-डोपड फाइबर लेजरहरूको शक्ति सुधार मार्ग र ओसिलेटरहरू र एम्प्लीफिकेशन प्रणालीहरूको पक्षबाट विकास प्रवृत्तिहरू हेरौं।

प्रारम्भिक थुलियम-डोपेड फाइबर लेजरहरूको पम्प स्रोतले सामान्यतया कम-शक्ति 1064 एनएम YAG लेजर वा 790 एनएम डाई लेजर प्रयोग गर्‍यो। पम्प स्रोतको कम पावर र त्यस समयमा ब्याकवर्ड डोपेड फाइबर तयारी प्रक्रियाको सीमितताका कारण, थुलियम-डोपेड फाइबर लेजरहरूको आउटपुट पावर वाट स्तरमा मात्र थियो। डबल क्ल्याडिङ पम्प टेक्नोलोजी र उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर टेक्नोलोजीको बढ्दो परिपक्वताको परिचयको साथ, थुलियम-डोपेड फाइबर लेजरहरूको उत्पादन शक्ति पनि निरन्तर बढ्दै गएको छ।

1998 मा, ज्याक्सन एट अल। बेलायतको म्यानचेस्टर विश्वविद्यालयबाट पम्प स्रोतको रूपमा 790 एनएम सेमीकन्डक्टर लेजर प्रयोग गर्‍यो र 2007 मा 5.4 W को अधिकतम आउटपुट पावरको साथ एक स्थानिय संरचित लगातार ट्युनेबल थुलियम-डोपड फाइबर लेजर निर्माण गर्न क्ल्याडिङ पम्पिङ टेक्नोलोजी प्रयोग गर्‍यो। डोपेड जर्मनेट फाइबर लेजर विकसित गरिएको थियो। प्रयोगात्मक यन्त्र चित्र 1 मा देखाइएको छ। एकल-अन्त पम्पिङ मोड अन्तर्गत, 1900 nm मा 64 W को निरन्तर लेजर आउटपुट प्राप्त भयो। उच्च आउटपुट पावर प्राप्त गर्नका लागि, शोधकर्ताहरूले डबल-एन्ड पम्पिङ प्रयोग गरे र 40 सेन्टीमिटर लामो लाभ फाइबर प्रयोग गरे, र अन्ततः 104 वाटको 1900 एनएम निरन्तर लेजर आउटपुट प्राप्त गरे।

2009 मा, हार्बिन इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजीले सबै-फाइबर रैखिक गुहा संरचना भएको थुलियम-डोपेड फाइबर लेजर विकास गर्‍यो। यसमा परावर्तनशील फाइबर ब्राग ग्रेटिंग र थुलियम-डोपड फाइबर एन्ड फेसले रेसोनन्ट गुहा बनाउनको लागि बनेको फ्रेसनेल प्रतिबिम्ब समावेश गर्दछ। यो 793 nm LD द्वारा पम्प गरिएको छ। अन्तमा, 39.4 W को आउटपुट पावर प्राप्त भयो। थप रूपमा, तिनीहरूले FBG र dichroic मिररहरू क्रमशः उच्च-प्रतिबिम्ब युग्मकहरूको रूपमा प्रयोग गर्दा प्राप्त आउटपुट पावर र स्पेक्ट्रल विशेषताहरूको तुलना गरे, र पत्ता लगाए कि सबै-फाइबर संरचनाको ढलान दक्षता कम थियो र थ्रेसहोल्ड शक्ति उच्च थियो। स्थानिक संरचनाको तुलनामा, सबै-फाइबर संरचना सुरुमा अप्टिकल फाइबर उपकरणको प्रदर्शन र स्प्लिसिङको गुणस्तरद्वारा सीमित थियो, र यसको फाइदाहरू स्पष्ट थिएनन्। अप्टिकल फाइबर उपकरण तयारी प्रविधि र स्प्लिसिङ स्तरको निरन्तर सुधारको साथ, सबै-फाइबर संरचनाहरूले बिस्तारै ठूलो फाइदाहरू देखाएको छ।

सोही वर्षमा, स्थानिय संरचनामा आधारित उच्च-शक्ति थ्युलियम-डोपड फाइबर लेजरले 25 μm को कोर व्यास र 0.08 को संख्यात्मक एपर्चर (NA) भएको थुलियम-डोपड फाइबर पम्प गर्न 793 nm LD प्रयोग गर्‍यो, र हासिल गर्‍यो। 300 W को एकल-मोड लेजर आउटपुट। पछि, समान संरचनाको साथ, 40 μm को कोर व्यास र 0.2 को संख्यात्मक एपर्चर 885 को 2040 nm बहु-मोड लेजर आउटपुट प्राप्त गर्न ठूलो-मोड फिल्ड फाइबर प्रयोग गरियो। W, जुन एकल थुलियम-डोपड फाइबर ओसिलेटरले प्राप्त गरेको अधिकतम आउटपुट पावर हो।

2014 मा, Tsinghua विश्वविद्यालयले एक उच्च-शक्ति थुलियम-डोपड फाइबर लेजर रिपोर्ट गर्यो जसमा सबै-फाइबर रैखिक गुहा संरचना भएको थियो, जसमा फाइबर ब्राग ग्रेटिंग र 3 मिटर लामो लाभ फाइबर समावेश थियो। 70 W को अधिकतम आउटपुट पावरको साथ सात 790 nm LDs पम्प स्रोतको रूपमा प्रयोग गरियो। अन्तमा, 227 W को उत्पादन शक्ति प्राप्त भयो। सोही वर्ष, राष्ट्रिय रक्षा प्रविधि विश्वविद्यालयले दुई उच्च-शक्तिको 1173 एनएम रमन फाइबर लेजरहरू (RFL) पम्प स्रोतहरूको रूपमा प्रयोग गर्‍यो उच्च-दक्षताको साँघुरो लाइनविड्थ थुलिअम-डोपड फाइबर लेजरलाई सबै-फाइबर सीधा गुहा संरचनाको साथ निर्माण गर्न, र अन्ततः 96 W. पावरको आउटपुट प्राप्त भयो। यो 1200 nm नजिक पम्प तरंग लम्बाइ र सयौं वाटको क्रममा आउटपुट पावरको साथ पहिलो रिपोर्ट गरिएको थुलियम-डोपेड फाइबर लेजर थियो। यसले थुलियम-डोपड फाइबर लेजरहरूको आउटपुट पावर बढाउनको लागि धेरै आशाजनक पम्पिङ समाधान प्रदान गर्‍यो।

2015 मा, Huazhong युनिभर्सिटी अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजीले सबै-फाइबर रैखिक गुहा संरचनाको साथ थुलियम-डोपड फाइबर लेजर निर्माण गर्न स्व-निर्मित थुलियम-डोपड डबल-क्लाड सिलिका फाइबर प्रयोग गर्‍यो। यसले पम्पिङका लागि तीनवटा उच्च-शक्ति 793 एनएम एलडी प्रयोग गर्‍यो र 121 वाटको आउटपुट पावर प्राप्त गर्‍यो। 1915 एनएमको तरंग लम्बाइमा सयौं वाटको आउटपुट पावर प्राप्त गर्न घरेलु थुलियम-डोपेड अप्टिकल फाइबर प्रयोग गर्ने यो पहिलो पटक हो। थप रूपमा, प्रयोगहरूले पत्ता लगायो कि लाभ फाइबरको भित्री क्ल्याडिङ व्यास बढाउँदा राम्रो गर्मी अपव्यय प्राप्त गर्न सकिन्छ, जसले थुलियम-डोपड फाइबर लेजरहरूको थर्मल व्यवस्थापन र शक्ति सुधारको लागि विचारहरू प्रदान गर्दछ।