BWT ја предложи теоријата за густо просторно уредување (DSBC) и ја потврди исправноста на DSBC преку експериментот на извор на пумпа на ниво на киловат.Во моментов, моќноста на една цевка е зголемена на 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad и електрооптичката ефикасност е >60%, што му овозможува на изворот на пумпата со голема моќност, заедно со излезот на влакна, да одржува висока излезна осветленост додека се намалува волуменот, Можно е да се намали тежината и да се подобри ефикасноста на електрооптичката конверзија.
Користејќи го тековниот чип, BWT соодветно реализираше извор на пумпа со дијаметар на јадрото од 135μm NA0.22 излез со влакно споен со 420W бранова должина заклучен на 976nm, квалитет ≈ 500g;и дијаметар на јадрото од 220μm NA0.22 излез со споени влакна 1000W единечна бранова должина 976nm (или 915nm), квалитет ≈ 400g извор на пумпа.
Во иднина, со подобрувањето на осветленоста на полупроводничкиот чип и електрооптичката ефикасност, лесните и високомоќни извори на пумпи ќе играат незаменлива улога во производството на мали волуменски извори на ласерски влакна со голема моќност и активно ќе го промовираат развојот на индустриски апликации.
Вовед
Ласерите со влакна се зголемија брзо поради нивниот одличен квалитет на зракот и флексибилните можности за проширување на моќноста (комбинатори на влакна).Во последниве години, едномодните ласери со едновлакнести влакна се ограничени со TMI (нестабилност на попречен режим) и SRS, а моќта на полупроводничките ласерски осцилатори со директно пумпање влакна е ограничена на 5 kW
[1].Ласерскиот засилувач исто така е запрен на 10 kW
[2].Иако излезната моќност може да се зголеми со соодветно зголемување на дијаметарот на јадрото, квалитетот на излезниот зрак исто така се намалува -1.Сепак, побарувачката за подобрување на осветленоста на изворите на полупроводнички пумпи сè уште е итна.
Барањата за квалитет на зраците во апликациите за индустриска обработка не се нужно едномодни.Со цел да се зголеми моќта на едно влакно, дозволени се неколку режими со низок редослед.Досега, повеќемодни ласерски извори на светлина со единечни влакна и комбинирани со зрак базирани на 976nm пумпање од повеќе од 5 kW Со сериски апликации (главно сечење и заварување на метални материјали), производство на соодветни извори на пумпа со висока моќност е исто така сериски скалиран.
Помал, полесен и постабилен
Односот помеѓу полупроводничкиот чип BPP и осветленоста на изворот на пумпата
Пред три години, осветленоста на чиповите 9xxnm беше главно на ниво од 3W/mm*mrad@12W-100μm ширина на лентата и 2W/mm*mrad@18W-200μm ширина на лентата.Врз основа на таквите чипови, BWT постигнува излез од 600W и 1000W 200μm NA0.22 споен со влакна-1.
Во моментов, осветленоста на чиповите 9xxnm постигна 3,75W/mm*mrad@15W-100μm ширина на лентата и 3W/mm*mrad@30W-230μm ширина на лентата, а електрооптичката ефикасност во основа се одржува на околу 60%.
Според теоријата за густа просторна поставеност [6], таа се пресметува според просечната ефикасност на спојување на влакна од 78% (ласерска емисија од чипот до излезот на спојката на влакна: комбинирање на просторен зрак со една бранова должина и комбинирање на поларизациски зрак без VBG), и се претпоставува дека чипот работи со најголема моќност (чипот BPP е различен при различни струи), составивме мапа на податоци на следниов начин:
* Осветленост на чипот VS Излезна моќност за спојување на влакна со различен дијаметар на јадрото
Од горната слика може да се открие дека кога одредено влакно (дијаметар на јадрото и NA е фиксирано) постигнува специфичен излез на спојување на моќност, за чипови со различна осветленост, бројот на чипови е различен, а волуменот и тежината на изворот на пумпата се исто така различни.За потребите за пумпање на ласерот со влакна, ако е избран изворот на пумпата направен од горенаведените чипови со различна осветленост, тежината и волуменот на ласерот со влакна со иста моќност се сосема различни, а конфигурацијата на системот за ладење со вода е исто така сосема различни.
Високата ефикасност, малата големина и малата тежина се неизбежните трендови во развојот на идните извори на ласерска светлина (без разлика дали се диодни ласери, ласери со цврста состојба или ласери со влакна), а осветленоста, ефикасноста и моќта на полупроводничките чипови играат одлучувачка улога во тоа .
Лесен, висока осветленост, извор на пумпа со висока моќност
Со цел да се прилагодиме на комбинирачот на влакна, избравме заеднички спецификации за влакна: 135μm NA0.22 и 220μm NA0.22.Оптичкиот дизајн на двата извори на пумпа прифаќа густа просторна поставеност и комбинирање на поларизацискиот зрак.
Меѓу нив, 420WLD усвојува чип 3,75W/mm*mrad@15W и 135μm NA0,22 влакна и има заклучување на бранова должина VBG, кое ги задоволува барањата за заклучување на моќниот бран од 30-100%, а електрооптичката ефикасност е 41%. .Телото LD е направено од материјал од легура на алуминиум и структура од сендвич [5].Горните и долните чипови го делат каналот за ладење на вода, што го подобрува искористувањето на просторот.Распоредот на светлосни точки, спектарот и излезната моќност (моќта во влакното) се прикажани на сликата:
*420W@135μm NA0,22 LD
Избравме 6 LD за тестови за високи и ниски температури шок и вибрации.Податоците од тестот се како што следува:
*Тест на влијание на високи и ниски температури
*Тест за вибрации
1000WLD усвојува чип 3W/mm*mrad@30W и 220μm NA0.22 влакно, со што се постигнува излез од 915nm и 976nm споени со влакна од 1000W соодветно, а електрооптичката ефикасност е >44%.Телото LD е исто така направено од материјал од алуминиумска легура.Со цел да се постигне повисок сооднос моќност-маса, обвивката LD е поедноставена под услов да се обезбеди структурна цврстина.Квалитетот на LD, распоредот на место и излезната моќност (моќта во влакното) се како што следува:
*1000W@220μm NA0.22 LD
Со цел да се подобри веродостојноста на изворот на пумпата, крајното влакно на спојката усвојува технологија за фузија на кварцната завршна капа и филтрирање на светлината на облогата, што ја прави температурата на влакната надвор од изворот на пумпата блиску до собна температура.Шест 976nmLD беа избрани за тестови за високи и ниски температури шок и вибрации.Резултатите од тестот се како што следува:
*Тест на влијание на високи и ниски температури
*Тест на влијание на високи и ниски температури
*Тест за вибрации
Заклучок
Постигнувањето на излезот со висока осветленост доаѓа на сметка на електрооптичката ефикасност, односно, истовремено не може да се добијат најголема излезна моќност и највисока електрооптичка ефикасност, што се одредува со осветленоста на чипот и нормализираната фреквенција на спојката влакна.Во просторниот зрак со повеќе цевки со комбинирање на технологијата, осветленоста и ефикасноста се секогаш цели кои не можат да се постигнат во исто време.Рамнотежата на електрооптичката ефикасност и моќноста треба да се одреди според специфичната примена.
Референци
[1] Млер Фридрих, Крмер Риа Г., Мацдорф Кристијан, и сор., „Анализа на перформанси со повеќе kW на Yb-допирани монолитен засилувач со еден режим и поставување осцилатор“, Фибер ласери XVI: Технологија и системи (2019).
[2] Гапонцев В, Фомин В, Ферин А, и сор., „Ласери со ултра-висока моќни влакна со ограничена дифракција“, Напредна фотоника во цврста состојба (2010).
[3] Хаоксинг Лин, Ли Ни, Кун Пенг и други, „Кинескиот ласер со допинг со YDF допингуван со влакно од домашно производство постигна моќност од 20 kW од едно влакно“, Кинески весник за ласери, 48(09),(2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li, et al, „Домашно изработено 10-kW алуминиофосфосиликатно влакно со допирање на јтербиум за тандемско пумпање“, Кинески весник за ласери, 47(3), (2020).
[5] Дан Ксу, Жиџи Гуо, Туџија Жанг и сор., „Извор за ласерско пумпање со диоди со висока осветленост 600 W“, Spie Laser, 1008603, (2017).
[6] Дан Ксу, Жиџи Гуо, Ди Ма, и сор., „Директен диоден ласер од класата KW со висока осветленост“, Технологија на диодни ласери со висока моќност XVI, диодна ласерска технологија со висока моќност XVI, (2018).
Основана во 2003 година, BWT е глобален давател на услуги за ласерски решенија.Со мисијата „Let the Dream Drive the Light“ и вредностите на „Outstanding Innovation“, компанијата е посветена на создавање подобри ласерски производи и обезбедување диодни ласери, фибер ласери, ултрабрзи ласерски производи и решенија за глобалните клиенти.Досега, повеќе од 10 милиони BWT ласери работат стабилно на интернет во повеќе од 70 земји и региони ширум светот.
Време на објавување: мај-11-2022 година