BWT прапанаваў тэорыю шчыльнага прасторавага размяшчэння (DSBC) і праверыў правільнасць DSBC праз эксперымент з крыніцай накачкі кілаватнага ўзроўню.У цяперашні час магутнасць адной трубкі была павялічана да 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad, а электрааптычны ККД складае >60%, што дазваляе крыніцы накачкі высокай магутнасці ў спалучэнні з выхадам валакна падтрымліваць высокую выхад яркасці пры памяншэнні аб'ёму, можна паменшыць вагу і палепшыць эфектыўнасць электрааптычнага пераўтварэння.
Выкарыстоўваючы бягучы чып, BWT адпаведна рэалізавала крыніцу накачкі з дыяметрам стрыжня 135 мкм NA0.22, валаконна-спараваным выхадам 420 Вт з фіксацыяй даўжыні хвалі 976 нм, якасць ≈ 500 г;і дыяметр стрыжня 220 мкм NA0.22 валаконна-спараваны выхад 1000 Вт адной даўжыні хвалі 976 нм (або 915 нм), якасць ≈ 400 г крыніцы помпы.
У будучыні, з паляпшэннем яркасці паўправадніковых чыпаў і электрааптычнай эфектыўнасці, лёгкія і магутныя крыніцы накачкі будуць адыгрываць незаменную ролю ў вытворчасці малагабарытных валаконных лазерных крыніц святла высокай магутнасці і будуць актыўна садзейнічаць развіццю прамысловага прымянення.
Уводзіны
Валаконныя лазеры хутка раслі дзякуючы сваёй выдатнай якасці прамяня і гібкім магчымасцям пашырэння магутнасці (валаконныя камбайнеры).У апошнія гады аднамодавыя аднавалаконныя валаконныя лазеры абмежаваныя эфектамі TMI (нестабільнасць папярочнай моды) і SRS, а магутнасць паўправадніковых валаконных лазерных асцылятараў з прамой накачкай абмежавана 5 кВт
[1].Лазерны ўзмацняльнік таксама спыніўся на 10 кВт
[2].Нягледзячы на тое, што выхадную магутнасць можна павялічыць, адпаведна павялічыўшы дыяметр стрыжня, якасць выхаднога прамяня таксама зніжаецца -1.Тым не менш, попыт на паляпшэнне яркасці паўправадніковых крыніц накачкі па-ранейшаму актуальны.
Патрабаванні да якасці прамяня ў прамысловай апрацоўцы не абавязкова з'яўляюцца аднамодавым.Каб павялічыць магутнасць аднавалакна, дапускаецца некалькі рэжымаў малодшага парадку.Дагэтуль маламодавыя аднавалаконныя і камбінаваныя прамянёвыя шматмодавыя лазерныя крыніцы святла на аснове 976 нм напампоўкі больш за 5 кВт. З серыйным прымяненнем (галоўным чынам рэзка і зварка металічных матэрыялаў) вытворчасць адпаведных магутных крыніц накачкі таксама з'яўляецца пакетным.
Меншы, лягчэйшы і больш устойлівы
Адносіны паміж паўправадніковым чыпам BPP і яркасцю крыніцы накачкі
Тры гады таму яркасць чыпаў 9xxnm была ў асноўным на ўзроўні 3 Вт/мм*мрад@12Вт-100 мкм шырыні паласы і 2 Вт/мм*мрад@18Вт-200 мкм шырыні паласы.Заснаваны на такіх чыпах, BWT дасягае 600 Вт і 1000 Вт 200 мкм NA0.22 валаконна-спалучанага выхаду-1.
У цяперашні час яркасць чыпаў 9xxnm дасягнула 3,75 Вт/мм*мрад@15Вт-100 мкм шырыні паласы і 3 Вт/мм*мрад@30Вт-230 мкм шырыні паласы, а электрааптычная эфектыўнасць у асноўным падтрымліваецца на ўзроўні каля 60%.
Згодна з тэорыяй шчыльнага прасторавага размяшчэння [6], ён разлічваецца ў адпаведнасці з сярэдняй эфектыўнасцю сувязі валакна 78% (лазернае выпраменьванне ад чыпа да выхаду сувязі валакна: аднахвалевая прасторавая камбінацыя пучка і палярызацыйная камбінацыя пучка без VBG), і мяркуецца, што чып працуе на самай высокай магутнасці ( BPP чыпа адрозніваецца пры розных токах), мы склалі карту дадзеных наступным чынам:
* Яркасць чыпа супраць рознага дыяметра стрыжня валакна Выхадная магутнасць
З прыведзенага вышэй малюнка відаць, што калі пэўнае валакно (дыяметр стрыжня і NA фіксаваны) дасягае пэўнай магутнасці сувязі, для чыпаў з рознай яркасцю колькасць чыпаў адрозніваецца, а аб'ём і вага крыніцы накачкі адрозніваюцца. таксама розныя.У адпаведнасці з патрабаваннямі накачкі валаконнага лазера, калі абраны крыніца напампоўкі з вышэйзгаданых чыпаў з рознай яркасцю, вага і аб'ём валаконнага лазера аднолькавай магутнасці цалкам адрозніваюцца, а таксама канфігурацыя сістэмы вадзянога астуджэння. зусім розныя.
Высокая эфектыўнасць, малыя памеры і лёгкі вага з'яўляюцца непазбежнымі тэндэнцыямі ў развіцці будучых лазерных крыніц святла (няхай гэта будзе дыёдныя лазеры, цвёрдацельныя лазеры або валаконныя лазеры), а яркасць, эфектыўнасць і магутнасць паўправадніковых чыпаў гуляюць у гэтым вырашальную ролю .
Лёгкая, высокая яркасць, высокая магутнасць крыніцы помпы
Каб адаптавацца да камбайнера валакна, мы выбралі агульныя характарыстыкі валакна: 135 мкм NA0.22 і 220 мкм NA0.22.Аптычная канструкцыя дзвюх крыніц накачкі прадугледжвае шчыльнае прасторавае размяшчэнне і аб'яднанне палярызацыйнага пучка.
Сярод іх 420WLD выкарыстоўвае чып 3,75 Вт/мм*мрад @ 15 Вт і валакно 135 мкм NA0,22 і мае фіксацыю даўжыні хвалі VBG, якая адпавядае патрабаванням фіксацыі хвалі магутнасці 30-100%, а электрааптычная эфектыўнасць складае 41%. .Корпус LD выраблены з матэрыялу з алюмініевага сплаву і мае сэндвіч-структуру [5].Верхні і ніжні чыпы падзяляюць канал вадзянога астуджэння, што паляпшае выкарыстанне прасторы.Размяшчэнне светлавых плям, спектр і выхадная магутнасць (магутнасць у валакне) паказаны на малюнку:
*420 Вт @ 135 мкм NA0,22 LD
Мы абралі 6 LD для выпрабаванняў на ўдар пры высокай і нізкай тэмпературы і вібрацыі.Тэставыя дадзеныя наступныя:
* Выпрабаванне на ўздзеянне высокай і нізкай тэмпературы
*Тэст на вібрацыю
1000WLD выкарыстоўвае чып 3 Вт/мм*мрад @ 30 Вт і валакно 220 мкм NA0,22, якое дасягае 915 нм і 976 нм выхаду 1000 Вт адпаведна, а электрааптычная эфектыўнасць >44%.Корпус LD таксама выраблены з матэрыялу з алюмініевага сплаву.Каб дасягнуць большага суадносін магутнасці і масы, абалонка LD была спрошчана пры ўмове забеспячэння трываласці канструкцыі.Якасць LD, размяшчэнне плям і выхадная магутнасць (магутнасць у валакне) наступныя:
*1000 Вт @ 220 мкм NA0,22 LD
Для таго, каб павысіць надзейнасць крыніцы помпы, валакно злучальнага канца выкарыстоўвае тэхналогію зліцця тарцавой крышкі кварца і фільтрацыі святла, што робіць тэмпературу валакна па-за крыніцай помпы блізкай да пакаёвай.Шэсць 976nmLD былі выбраны для выпрабаванняў на ўдары і вібрацыю пры высокіх і нізкіх тэмпературах.Вынікі тэстаў наступныя:
* Выпрабаванне на ўздзеянне высокай і нізкай тэмпературы
* Выпрабаванне на ўздзеянне высокай і нізкай тэмпературы
*Тэст на вібрацыю
Заключэнне
Дасягненне высокага выхаду яркасці адбываецца за кошт электрааптычнай эфектыўнасці, гэта значыць, што найбольшая выхадная магутнасць і самая высокая электрааптычная эфектыўнасць не могуць быць атрыманы адначасова, што вызначаецца яркасцю мікрасхемы і нармалізаванай частатой сувязі абалоніна.У тэхналогіі спалучэння прасторавага прамяня з некалькімі аднатрубнымі яркасць і эфектыўнасць заўсёды з'яўляюцца мэтамі, якія не могуць быць дасягнуты адначасова.Баланс электрааптычнай эфектыўнасці і магутнасці павінен вызначацца ў адпаведнасці з канкрэтным прымяненнем.
Спасылкі
[1] Млер Фрыдрых, Крмер Рыа Г., Мацдорф Крысціян і інш. «Аналіз прадукцыйнасці некалькіх кВт маналітнага аднамодавага ўзмацняльніка і асцылятара, легаванага Yb», «Валаконныя лазеры XVI: тэхналогіі і сістэмы» (2019).
[2] Гапонцаў В., Фамін В., Ферын А. і інш. «Дыфракцыйныя абмежаваныя звышмагутныя валаконныя лазеры», Advanced Solid-state Photonics (2010).
[3] Haoxing Lin, Li Ni, Kun Peng і інш. «Кітайскі валаконны лазер з легіраваным валакном YDF айчыннай вытворчасці дасягнуў магутнасці 20 кВт з аднаго валакна», «Кітайскі часопіс лазераў», 48 (09), (2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li і інш., «Самаробнае алюмафасфасілікатнае валакно, легаванае ітэрбіем магутнасцю 10 кВт, для тандэмнай накачкі», Кітайскі часопіс лазераў, 47 (3), (2020).
[5] Дэн Сюй, Чжыцзе Гуо, Туцзя Чжан і інш. "Крыніца накачкі дыёднага лазера з высокай яркасцю 600 Вт", Spie Laser, 1008603, (2017).
[6] Дэн Сюй, Чжыцзе Го, Дзі Ма і інш., «Прамы дыёдны лазер высокай яркасці KW-класа», Тэхналогія дыёднага лазера высокай магутнасці XVI, Тэхналогія дыёднага лазера высокай магутнасці XVI, (2018).
Кампанія BWT, заснаваная ў 2003 годзе, з'яўляецца сусветным пастаўшчыком лазерных рашэнняў.З місіяй «Няхай мара рухае святлом» і каштоўнасцямі «Выдатныя інавацыі» кампанія імкнецца ствараць лепшыя лазерныя прадукты і пастаўляць дыёдныя лазеры, валаконныя лазеры, звышхуткія лазерныя прадукты і рашэнні для кліентаў ва ўсім свеце.Да гэтага часу больш за 10 мільёнаў лазераў BWT стабільна працуюць у сетцы больш чым у 70 краінах і рэгіёнах па ўсім свеце.
Час публікацыі: 11 мая 2022 г