Thulium qatqılı fiber lazer gücü

Son illərdə tulium qatqılı fiber lazerlər yığcam quruluş, yaxşı şüa keyfiyyəti və yüksək kvant səmərəliliyi kimi üstünlüklərinə görə daha çox diqqəti cəlb edir. Onların arasında yüksək güclü davamlı tulium qatqılı fiber lazerlər tibbi xidmət, hərbi təhlükəsizlik, kosmik rabitə, hava çirkliliyinin aşkarlanması və material emalı kimi bir çox sahədə mühüm tətbiqlərə malikdir. Son 20 il ərzində yüksək güclü davamlı tulium qatqılı fiber lazerlər sürətlə inkişaf etdi və cari maksimum çıxış gücü kilovat səviyyəsinə çatdı. Sonra, osilatorların və gücləndirici sistemlərin aspektlərindən tulium qatqılı fiber lazerlərin güc təkmilləşdirmə yoluna və inkişaf tendensiyalarına nəzər salaq.

Erkən tulium qatqılı fiber lazerlərin nasos mənbəyi ümumiyyətlə aşağı güclü 1064 nm YAG lazer və ya 790 nm boya lazerindən istifadə edirdi. Nasos mənbəyinin aşağı gücü və o dövrdə geriyə aşqarlanmış lif hazırlamaq prosesinin məhdudiyyətləri səbəbindən tulium qatqılı lif lazerlərinin çıxış gücü yalnız vatt səviyyəsində idi. İkiqat örtüklü nasos texnologiyasının tətbiqi və yüksək güclü yarımkeçirici lazer texnologiyasının artan yetkinliyi ilə tulium qatqılı fiber lazerlərin çıxış gücü də daim artır.

1998-ci ildə Jackson et al. Böyük Britaniyanın Mançester Universitetindən nasos mənbəyi kimi 790 nm yarımkeçirici lazerdən istifadə etdi və maksimum çıxış gücü 5,4 Vt olan tulium qatqılı lifli lazerin məkanda strukturlaşdırılmış davamlı tənzimlənən istehsalı üçün üzlük nasos texnologiyasından istifadə etdi. 2007-ci ildə tulium- qatqılı germanat lifli lazer işlənib hazırlanmışdır. Eksperimental cihaz Şəkil 1-də göstərilmişdir. Tək uçlu nasos rejimində 1900 nm-də 64 Vt davamlı lazer çıxışı əldə edilmişdir. Daha yüksək çıxış gücü əldə etmək üçün tədqiqatçılar ikitərəfli nasosdan istifadə etdilər və 40 sm uzunluğunda qazanclı lifdən istifadə etdilər və nəhayət, 104 W gücündə 1900 nm davamlı lazer çıxışı əldə etdilər.

2009-cu ildə Harbin Texnologiya İnstitutu tam lifli xətti boşluq quruluşuna malik tulium qatqılı lif lazerini inkişaf etdirdi. O, əks etdirici lif Bragg ızgarasından və rezonanslı boşluq yaratmaq üçün tulium qatqılı lifin son üzü tərəfindən yaradılmış Fresnel əksindən ibarətdir. 793 nm LD ilə vurulur. Nəhayət, 39,4 Vt çıxış gücü əldə edildi. Bundan əlavə, onlar FBG və dikroik güzgülərdən müvafiq olaraq yüksək əks etdirici birləşdiricilər kimi istifadə edildikdə əldə edilən çıxış gücünü və spektral xüsusiyyətlərini müqayisə etdilər və bütün lifli strukturun yamacının səmərəliliyinin daha aşağı olduğunu və eşik gücünün daha yüksək olduğunu müəyyən etdilər. Məkan quruluşu ilə müqayisədə, bütün lifli struktur əvvəlcə optik lif cihazının performansı və birləşdirmə keyfiyyəti ilə məhdudlaşdı və onun üstünlükləri açıq deyildi. Optik lif cihazlarının hazırlanması texnologiyasının və birləşdirmə səviyyəsinin davamlı təkmilləşdirilməsi ilə bütün lifli strukturlar tədricən böyük üstünlüklər göstərmişdir.

Elə həmin il fəza quruluşuna əsaslanan yüksək güclü tulium qatqılı fiber lazer 25 μm nüvə diametri və 0,08 ədədi diyaframı (NA) olan tulium qatqılı lifi vurmaq üçün 793 nm LD-dən istifadə etdi və nəticə əldə edildi. 300 Vt gücündə bir rejimli lazer çıxışı. Daha sonra oxşar strukturla 2040 nm çox rejimli lazer çıxışı 885 əldə etmək üçün 40 μm nüvə diametri və 0,2 ədədi diametrli böyük rejimli sahə lifindən istifadə edilmişdir. W, bir tulium qatqılı lifli osilator tərəfindən əldə edilən maksimum çıxış gücüdür.

2014-cü ildə Tsinghua Universiteti lif Bragg ızgarasından və 3 m uzunluğunda qazanc lifindən ibarət, tam lifli xətti boşluq quruluşuna malik yüksək güclü tulium qatqılı fiber lazer haqqında məlumat verdi. Nasos mənbələri kimi maksimum çıxış gücü 70 Vt olan yeddi 790 nm LD istifadə edilmişdir. Nəhayət, 227 Vt çıxış gücü əldə edildi. Elə həmin il Milli Müdafiə Texnologiyaları Universiteti tam lifli düz boşluq strukturu ilə yüksək səmərəli dar xətt enli tulium qatqılı fiber lazer qurmaq üçün nasos mənbəyi kimi iki yüksək güclü 1173 nm Raman fiber lazerindən (RFL) istifadə etdi və nəhayət 96 Vt gücündə çıxış əldə etdi. Bu, 1200 nm-ə yaxın nasos dalğası və yüzlərlə vatt çıxış gücü ilə bildirilən ilk tulium qatqılı fiber lazer idi. O, həmçinin tulium qatqılı fiber lazerlərin çıxış gücünü artırmaq üçün çox perspektivli nasos həllini təmin etdi.

2015-ci ildə Huazhong Elm və Texnologiya Universiteti, tam lifli xətti boşluq strukturu ilə tulium qatqılı fiber lazer qurmaq üçün öz istehsalı tulium qatqılı ikiqat örtülmüş silisium lifindən istifadə etdi. Nasos üçün üç yüksək güclü 793 nm LD istifadə etdi və 121 Vt çıxış gücü əldə etdi. Bu, 1915 nm dalğa uzunluğunda yüzlərlə vatt çıxış gücü əldə etmək üçün yerli tulium qatqılı optik lifdən istifadə edən ilk dəfədir. Bundan əlavə, təcrübələr aşkar etdi ki, qazanc lifinin daxili örtüyünün diametrinin artırılması daha yaxşı istilik yayılmasına nail ola bilər ki, bu da tulium qatqılı fiber lazerlərin istilik idarə edilməsi və gücünün təkmilləşdirilməsi üçün fikirlər təqdim edir.