Yüksək Güclü Fiber Lazerlər və Gücləndiricilər

Xüsusilə yüksək güclər üçün, nüvə sahəsi kifayət qədər böyük olmalıdır, çünki işıq intensivliyi çox yüksək olacaq və başqa bir səbəb, ikiqat örtüklü liflərdə örtükün əsas sahəyə nisbətinin böyük olmasıdır, nəticədə nasosun aşağı udulması ilə nəticələnir. Nüvə sahəsi bir neçə min kvadrat mikrometrə bərabər olduqda, bir rejimli lif nüvəsindən istifadə etmək mümkündür. Çox rejimli lifdən istifadə edərək, rejim sahəsi nisbətən böyük olduqda, keyfiyyətli çıxış şüası əldə edilə bilər və işıq dalğası əsasən əsas rejimdir. (Yüksək güclərdə güclü rejim birləşmələri istisna olmaqla, daha yüksək səviyyəli rejimlərin həyəcanlanması müəyyən dərəcədə lifin sarılması ilə də mümkündür) Rejim sahəsi böyüdükcə, şüa keyfiyyəti artıq difraksiya ilə məhdudlaşa bilməz, lakin müqayisə Məsələn, oxşar güc intensivliyində işləyən çubuq lazerləri üçün nəticədə şüa keyfiyyəti hələ də kifayət qədər yaxşıdır.

Çox yüksək güclü nasos işığını necə enjekte etmək üçün bir neçə variant var. Ən asan yol, örtüyü birbaşa lif portuna vurmaqdır. Bu üsul xüsusi lif komponentləri tələb etmir, lakin yüksək güclü nasos işığının havada yayılması lazımdır, xüsusən də toza və ya yanlış hizalanmaya çox həssas olan hava-şüşə interfeysi. Bir çox hallarda, liflə birləşdirilmiş nasos diodundan istifadə etmək üstünlük təşkil edir, beləliklə nasos işığı həmişə lifdə ötürülür. Başqa bir seçim, nasos işığını passiv lifə (düşməmiş) qidalandırmaq və passiv lifi aşqarlanmış lifin ətrafına bükməkdir ki, nasos işığı tədricən qatqılı lifə keçsin. Bəzi nasos liflərini və aşqarlanmış siqnal liflərini birləşdirmək üçün xüsusi nasos birləşmə qurğusundan istifadə etməyin bəzi yolları var. Yandan vurulan lif rulonlarına (lif disk lazerləri) və ya nasosun işığının vurula bilməsi üçün nasos üzlüyündəki yivlərə əsaslanan başqa üsullar da var. Sonuncu texnika nasos işığının çox nöqtəli vurulmasına imkan verir, beləliklə, istilik yükünü daha yaxşı paylayır.

Şəkil 2: Boş yerdən lif portuna daxil olan nasos işığı ilə yüksək güclü ikiqat örtüklü lif gücləndirici qurğunun diaqramı. Qaz şüşəsinin interfeysi ciddi şəkildə uyğunlaşdırılmalı və təmiz olmalıdır.

Nasos işığının vurulmasının bütün üsulları arasında müqayisə mürəkkəbdir, çünki bir çox aspektlər daxildir: ötürmə səmərəliliyi, parlaqlıq itkisi, emal asanlığı, çevik əməliyyat, mümkün əks əkslər, lif nüvəsindən nasosun işıq mənbəyinə işıq sızması, Seçimi saxlayın qütbləşmə və s.
Yüksək güclü fiber optik cihazların son inkişafı çox sürətli olsa da, gələcək inkişafa mane olan bəzi məhdudiyyətlər hələ də mövcuddur:
Yüksək güclü fiber optik cihazların işıq intensivliyi xeyli yaxşılaşmışdır. Artıq adətən maddi ziyan həddinə çatmaq olar. Buna görə də, rejim sahəsinin (böyük rejim sahəsinin lifləri) artırılmasına ehtiyac var, lakin yüksək şüa keyfiyyəti tələb olunduqda bu metodun məhdudiyyətləri var.
Vahid uzunluğa düşən güc itkisi 100W/m-ə çatdı və nəticədə lifdə güclü istilik effektləri yarandı. Su soyutmasının istifadəsi gücü xeyli yaxşılaşdıra bilər. Daha az dopinq konsentrasiyası olan daha uzun lifləri soyutmaq daha asandır, lakin bu, qeyri-xətti effektləri artırır.
Ciddi tək rejimli liflər üçün, çıxış gücü müəyyən bir hədddən, adətən bir neçə yüz vattdan çox olduqda modal qeyri-sabitlik var. Rejimin qeyri-sabitliyi şüa keyfiyyətinin qəfil azalmasına səbəb olur ki, bu da lifdəki istilik barmaqlıqlarının (kosmosda sürətlə salınan) təsiridir.
Fiber qeyri-xəttiliyi bir çox aspektlərə təsir göstərir. Hətta CW quruluşunda Raman qazancı o qədər yüksəkdir (hətta desibellərdə də) ki, gücün əhəmiyyətli bir hissəsi gücləndirilə bilməyən daha uzun dalğa uzunluğuna malik Stokes dalğasına ötürülür. Tək tezlikli əməliyyat stimullaşdırılmış Brillouin səpilməsi ilə çox məhduddur. Təbii ki, bu effekti müəyyən dərəcədə kompensasiya edə biləcək bəzi ölçmə üsulları var. Rejim kilidli lazerlərdə yaradılan ultraqısa impulslar, öz fazalı modulyasiya onlara güclü spektral genişlənmə effekti verəcəkdir. Bundan əlavə, qeyri-xətti qütbləşmə fırlanmasının digər problemləri var.
Yuxarıdakı məhdudiyyətlərə görə, yüksək güclü fiber optik cihazlar, ümumiyyətlə, ən azı əldə edilə bilən güc diapazonundan kənarda deyil, ciddi şəkildə genişləndirilə bilən güc cihazları hesab edilmir. (Əvvəlki təkmilləşdirmələr tək güc miqyası ilə deyil, təkmilləşdirilmiş lif dizaynları və nasos diodları ilə əldə edilmişdir.) Bu, fiber lazer texnologiyasını nazik disk lazerləri ilə müqayisə edərkən mühüm nəticələrə malikdir. Bu, Lazer Gücünün Kalibrasiyası girişində daha ətraflı təsvir edilmişdir.
Həqiqi güc miqyası olmasa belə, yüksək güclü lazer quraşdırmalarını təkmilləşdirmək üçün çox iş görülə bilər. Bir tərəfdən, adətən fotonik kristal liflərdən istifadə etməklə əldə edilən geniş lif rejimi sahəsi və tək rejimli rəhbərlik kimi lif dizaynını yaxşılaşdırmaq lazımdır. Bir çox lif komponentləri çox vacibdir, məsələn, xüsusi nasos bağlayıcıları, müxtəlif rejim ölçüləri olan lifləri birləşdirmək üçün lif konikləri və xüsusi lif soyutma cihazları. Müəyyən bir lifin güc həddinə çatdıqdan sonra, kompozit şüalar başqa bir seçimdir və bu texnikanı həyata keçirmək üçün uyğun lif qurğuları mövcuddur. Ultraqısa nəbz gücləndirici sistemləri üçün spektrin genişləndirilməsi və sonrakı impuls sıxılması kimi optik liflərin qeyri-xətti təsirlərini azaltmaq və ya hətta qismən istifadə etmək üçün bir çox yanaşma var.