BWT تئوری آرایش فضایی متراکم (DSBC) را ارائه کرده و صحت DSBC را از طریق آزمایش منبع پمپ در سطح کیلووات تأیید کرده است.در حال حاضر، قدرت یک لوله منفرد به 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad افزایش یافته است و راندمان الکترواپتیکی بیش از 60٪ است که منبع پمپ پرقدرت همراه با خروجی فیبر را قادر می‌سازد تا بالا بماند. خروجی روشنایی همزمان با کاهش حجم، کاهش وزن و بهبود راندمان تبدیل الکترواپتیکی امکان پذیر است.
با استفاده از تراشه فعلی، BWT به ترتیب منبع پمپی با قطر هسته 135 میکرومتر NA0.22 خروجی فیبر جفت شده 420 وات قفل شده در طول موج 976 نانومتر، کیفیت ≈ 500 گرم را شناسایی کرده است.و قطر هسته 220μm فیبر NA0.22 همراه با خروجی 1000W تک طول موج 976nm (یا 915nm)، منبع پمپ با کیفیت ≈ 400g.
در آینده، با بهبود روشنایی تراشه های نیمه هادی و راندمان الکترواپتیکی، منابع پمپ سبک وزن و پرقدرت نقش بی بدیلی در ساخت منابع نور لیزر فیبری با حجم کم و پرقدرت ایفا خواهند کرد و به طور فعال توسعه را ترویج خواهند کرد. از کاربردهای صنعتی
مقدمه
لیزرهای فیبر به دلیل کیفیت پرتوی عالی و قابلیت های انعطاف پذیر گسترش توان (ترکیب کننده های فیبر) به سرعت رشد کرده اند.در سال های اخیر، لیزرهای فیبر تک حالته تک حالته توسط TMI (ناپایداری حالت عرضی) و اثرات SRS محدود شده اند و قدرت نوسانگرهای لیزری لیزری پمپاژ مستقیم نیمه هادی به 5 کیلو وات محدود شده است.
[1].تقویت کننده لیزر نیز در 10 کیلو وات متوقف شده است
[2].اگرچه توان خروجی را می توان با افزایش مناسب قطر هسته افزایش داد، کیفیت پرتو خروجی نیز 1- کاهش می یابد.با این وجود، تقاضا برای بهبود روشنایی منابع پمپ نیمه هادی هنوز ضروری است.
الزامات کیفیت پرتو در کاربردهای پردازش صنعتی لزوماً تک حالته نیستند.به منظور افزایش قدرت تک فیبر، چند حالت درجه پایین مجاز است.تاکنون، منابع نور لیزر چند حالته تک فیبر و چند حالته ترکیبی پرتو بر اساس پمپاژ 976 نانومتری بیش از 5 کیلووات با کاربردهای دسته ای (عمدتا برش و جوش مواد فلزی)، تولید منابع پمپ پرقدرت مربوطه دسته ای نیز مقیاس بندی شده است.
کوچکتر، سبکتر و پایدارتر
رابطه بین BPP تراشه نیمه هادی و روشنایی منبع پمپ
سه سال پیش، روشنایی تراشه‌های 9xxnm بیشتر در سطح 3W/mm*mrad@12W-100μm عرض نوار و 2W/mm*mrad@18W-200μm بود.بر اساس چنین تراشه‌هایی، BWT خروجی 1-200 میکرومتری NA0.22 فیبر کوپل شده 600 وات و 1000 وات را به دست می‌آورد.
در حال حاضر، روشنایی تراشه‌های 9xxnm به 3.75W/mm*mrad@15W-100μm و عرض نوار 3W/mm*mrad@30W-230μm رسیده است و بازده الکترواپتیکال اساساً در حدود 60% حفظ می‌شود.
با توجه به تئوری آرایش فضایی متراکم [6]، با توجه به میانگین راندمان جفت فیبر 78٪ (انتشار لیزر از تراشه به خروجی جفت فیبر: ترکیب پرتو فضایی تک طول موج و ترکیب پرتو قطبی بدون VBG) محاسبه می شود. و فرض بر این است که تراشه با بالاترین توان کار می کند (تراشه BPP در جریان های مختلف متفاوت است)، ما یک نقشه داده را به صورت زیر جمع آوری کرده ایم:
* روشنایی تراشه در مقابل قدرت خروجی کوپلینگ فیبر با قطر هسته متفاوت
از شکل بالا می توان دریافت که وقتی فیبر معینی (قطر هسته و NA ثابت است) به یک خروجی کوپلینگ توان خاصی دست می یابد، برای تراشه های با روشنایی متفاوت، تعداد تراشه ها و حجم و وزن منبع پمپ متفاوت است. نیز متفاوت هستند.برای نیازهای پمپاژ لیزر فیبر، اگر منبع پمپ ساخته شده از تراشه های فوق با روشنایی متفاوت انتخاب شود، وزن و حجم لیزر فیبر با همان توان کاملاً متفاوت است و پیکربندی سیستم خنک کننده آبی نیز می باشد. کاملا متفاوت
راندمان بالا، اندازه کوچک و وزن سبک، روند اجتناب ناپذیر در توسعه منابع نور لیزر آینده (چه لیزرهای دایود، چه لیزرهای حالت جامد یا لیزرهای فیبر) است و روشنایی، کارایی و قدرت تراشه های نیمه هادی نقش تعیین کننده ای در آن دارد. .
منبع پمپ سبک وزن، روشنایی بالا، قدرت بالا
به منظور انطباق با ترکیب کننده فیبر، ما مشخصات فیبر رایج را انتخاب کردیم: 135μm NA0.22 و 220μm NA0.22.طراحی نوری دو منبع پمپ از آرایش فضایی متراکم و ترکیب پرتو قطبش استفاده می کند.
در میان آنها، 420WLD از تراشه 3.75W/mm*mrad@15W و فیبر NA0.22 135μm استفاده می‌کند و دارای قفل طول موج VBG است که الزامات قفل کردن موج قدرت 30-100٪ را برآورده می‌کند و راندمان الکترواپتیکال 41٪ است. .بدنه LD از مواد آلیاژ آلومینیوم و ساختار ساندویچی ساخته شده است [5].تراشه های بالایی و پایینی کانال خنک کننده آب را به اشتراک می گذارند که استفاده از فضا را بهبود می بخشد.آرایش نقطه نوری، طیف و توان خروجی (قدرت در فیبر) در شکل نشان داده شده است:
*420W@135μm NA0.22 LD
ما 6 LD را برای آزمایش شوک و لرزش در دمای بالا و پایین انتخاب کردیم.داده های آزمون به شرح زیر است:
*تست ضربه دمای بالا و پایین
*آزمایش لرزش
1000WLD از یک تراشه 3W/mm*mrad@30W و یک فیبر 220μm NA0.22 استفاده می کند که به ترتیب خروجی 1000 وات فیبر کوپل شده 915 نانومتر و 976 نانومتر را به دست می آورد و بازده الکترواپتیکی بیش از 44 درصد است.بدنه LD نیز از مواد آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است.به منظور دنبال کردن نسبت توان به جرم بالاتر، پوسته LD به شرط اطمینان از استحکام ساختاری ساده شده است.کیفیت LD، آرایش نقطه ای و توان خروجی (قدرت در فیبر) به شرح زیر است:
*1000W@220μm NA0.22 LD
به منظور بهبود قابلیت اطمینان منبع پمپ، فیبر انتهایی کوپلینگ از همجوشی کلاهک انتهایی کوارتز و فن آوری فیلتر نور روکش استفاده می کند که باعث می شود دمای فیبر در خارج از منبع پمپ به دمای اتاق نزدیک شود.شش نانومتری 976 نانومتری برای آزمایش‌های شوک و ارتعاش در دمای بالا و پایین انتخاب شدند.نتایج آزمون به شرح زیر است:
*تست ضربه دمای بالا و پایین
*تست ضربه دمای بالا و پایین
*آزمایش لرزش
نتیجه
دستیابی به خروجی روشنایی بالا به قیمت بازده الکترواپتیکی تمام می شود، یعنی نمی توان همزمان بالاترین توان خروجی و بالاترین راندمان الکترواپتیکی را بدست آورد که با روشنایی تراشه و فرکانس نرمال شده کوپلینگ تعیین می شود. فیبردر پرتوهای فضایی چند لوله ای ترکیبی از فناوری، روشنایی و کارایی همیشه اهدافی هستند که نمی توان همزمان به آنها دست یافت.تعادل راندمان و توان الکترواپتیکی باید با توجه به کاربرد خاص تعیین شود.
منابع
[1] Mller Friedrich، Krmer Ria G.، Matzdorf Christian، و همکاران، "تجزیه و تحلیل عملکرد چند کیلوواتی تقویت کننده تک حالته و تنظیم نوسانگر یکپارچه با دوپ Yb"، لیزرهای فیبر XVI: فناوری و سیستم ها (2019).
[2] Gapontsev V، Fomin V، Ferin A، و همکاران، "لیزرهای فیبر فوق العاده با توان محدود پراش"، فوتونیک حالت جامد پیشرفته (2010).
[3] Haoxing Lin، Li Ni، Kun Peng، و همکاران، "لیزر فیبر دوپینگ YDF تولید داخلی چین 20 کیلووات خروجی از یک فیبر به دست آورد"، مجله چینی لیزرها، 48 (09)، (2021).
[4] Cong Gao، Jiangyun Dai، Fengyun Li، و همکاران، "فیبر آلومینوفسفسیلیکات آلومینوفسفیلیکات دوپ شده با ایتربیوم 10 کیلوواتی خانگی برای پمپاژ پشت سر هم"، مجله چینی لیزرها، 47(3)، (2020).
[5] Dan Xu، Zhijie Guo، Tujia Zhang، و همکاران، "منبع پمپاژ لیزر دیود با روشنایی بالا 600 W"، Spie Laser، 1008603، (2017).
[6] Dan Xu، Zhijie Guo، Di Ma، و همکاران، "لیزر دیود مستقیم با روشنایی بالا کلاس KW"، فناوری لیزر دایود پرقدرت شانزدهم، فناوری لیزر دایود با توان بالا XVI، (2018).
BWT که در سال 2003 تأسیس شد، یک ارائه دهنده خدمات راه حل لیزر جهانی است.این شرکت با ماموریت "اجازه دهید رویا نور را هدایت کند" و ارزش های "نوآوری برجسته"، متعهد به ایجاد محصولات لیزری بهتر و ارائه لیزرهای دیود، لیزرهای فیبر، محصولات لیزر فوق سریع و راه حل هایی برای مشتریان جهانی است.تا کنون، بیش از 10 میلیون لیزر BWT در بیش از 70 کشور و منطقه در سراسر جهان به صورت آنلاین به طور پایدار اجرا می شود.
زمان ارسال: مه-11-2022