BWT האט פארגעלייגט די טעאָריע פון געדיכט ספּיישאַל אָרדענונג (DSBC) און וועראַפייד די קערעקטנאַס פון DSBC דורך דער עקספּערימענט פון קילאוואט-מדרגה פּאָמפּע מקור.דערווייַל, די מאַכט פון אַ איין רער איז געוואקסן צו 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad און די עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט איז>60%, וואָס ינייבאַלז די הויך-מאַכט פּאָמפּע מקור קאַפּאַלד מיט פיברע רעזולטאַט צו האַלטן הויך. ברייטנאַס רעזולטאַט בשעת רידוסינג באַנד, עס איז מעגלעך צו רעדוצירן די וואָג און פֿאַרבעסערן די עלעקטראָ-אָפּטיש קאַנווערזשאַן עפעקטיווקייַט.
ניצן דעם קראַנט שפּאָן, BWT האט ריספּעקטיוולי איינגעזען אַ פּאָמפּע מקור מיט אַ האַרץ דיאַמעטער פון 135μם NA0.22 פיברע-קאַפּאַלד רעזולטאַט 420W ווייוולענגט-פארשפארט ביי 976nm, קוואַליטעט ≈ 500ג;און אַ האַרץ דיאַמעטער פון 220 μם NA0.22 פיברע קאַפּאַלד רעזולטאַט 1000 וו איין ווייוולענגט 976 נם (אָדער 915 נם), קוואַליטעט ≈ 400 ג פּאָמפּע מקור.
אין דער צוקונפֿט, מיט דער פֿאַרבעסערונג פון די ברייטנאַס פון האַלב-קאַנדאַקטער שפּאָן און עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט, לייטווייט און הויך-מאַכט פּאָמפּע קוואלן וועט שפּילן אַ יראַפּלייסאַבאַל ראָלע אין דער פּראָדוצירן פון קליין-באַנד הויך-מאַכט פיברע לאַזער ליכט קוואלן, און אַקטיוולי העכערן די אַנטוויקלונג. פון ינדאַסטריאַל אַפּלאַקיישאַנז.
הקדמה
פיברע לייזערז האָבן געוואקסן ראַפּאַדלי רעכט צו זייער ויסגעצייכנט שטראַל קוואַליטעט און פלעקסאַבאַל מאַכט יקספּאַנשאַן קייפּאַבילאַטיז (פיברע קאַמבאַנערז).אין די לעצטע יאָרן, איין-מאָדע איין-פיברע פיברע לייזערז זענען לימיטעד דורך TMI (טראַנזווערס מאָדע ינסטאַביליטי) און SRS יפעקץ, און די מאַכט פון סעמיקאַנדאַקטער דירעקט פּאַמפּינג פיברע לאַזער אַסאַלייטערז איז לימיטעד צו 5kW
[1].די לאַזער אַמפּלאַפייער איז אויך סטאַפּט ביי 10kW
[2].כאָטש די רעזולטאַט מאַכט קענען זיין געוואקסן דורך אַפּראָופּרייטלי ינקריסינג די האַרץ דיאַמעטער, די רעזולטאַט שטראַל קוואַליטעט אויך דיקריסאַז -1.פונדעסטוועגן, די פאָדערונג פֿאַר ימפּרוווינג די ברייטנאַס פון סעמיקאַנדאַקטער פּאָמפּע קוואלן איז נאָך דרינגלעך.
די רעקווירעמענץ פֿאַר שטראַל קוואַליטעט אין ינדאַסטריאַל פּראַסעסינג אַפּלאַקיישאַנז זענען נישט דאַווקע איין מאָדע.אין סדר צו פאַרגרעסערן די מאַכט פון איין-פיברע, עטלעכע נידעריק-סדר מאָדעס זענען ערלויבט.ביז איצט, עטלעכע-מאָדע איין-פיברע און שטראַל-קאַמביינד מאַלטי-מאָדע לאַזער ליכט קוואלן באזירט אויף 976nm פּאַמפּינג פון מער ווי 5kW מיט פּעקל אַפּלאַקיישאַנז (דער הויפּט קאַטינג און וועלדינג פון מעטאַל מאַטעריאַלס), די פּראָדוקציע פון קאָראַספּאַנדינג הויך-מאַכט פּאָמפּע קוואלן. איז אויך פּעקל-סקיילד.
קלענערער, לייטער און מער סטאַביל
די שייכות צווישן די סעמיקאַנדאַקטער שפּאָן בפּפּ און די ברייטנאַס פון די פּאָמפּע מקור
מיט דריי יאָר צוריק, די ברייטנאַס פון 9קסקסנם טשיפּס איז מערסטנס ביי די מדרגה פון 3W/mm*mrad@12W-100μm פּאַס ברייט און 2W/mm*mrad@18W-200μm פּאַס ברייט.באַזירט אויף אַזאַ טשיפּס, BWT אַטשיווז 600 וו און 1000 וו 200 μם NA0.22 פיברע קאַפּאַלד רעזולטאַט-1.
דערווייַל, די ברייטנאַס פון 9 קסנם טשיפּס האט אַטשיווד 3.75 וו / מם * מראַד @ 15 וו-100 μם פּאַס ברייט & 3 וו / מם * מראַד @ 30 וו-230 μם פּאַס ברייט, און די עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט איז בייסיקלי מיינטיינד בייַ אַרום 60%.
לויט דער טעאָריע פון געדיכט ספּיישאַל אָרדענונג [6], עס איז קאַלקיאַלייטיד לויט די דורכשניטלעך פיברע קאַפּלינג עפעקטיווקייַט פון 78% (לאַזער ימישאַן פון די שפּאָן צו פיברע קאַפּלינג רעזולטאַט: איין-ווייוולענגט ספּיישאַל שטראַל קאַמביינינג און פּאָולעראַזיישאַן שטראַל קאַמביינינג אָן וובג), און עס איז אנגענומען אַז דער שפּאָן אַרבעט מיט די העכסטן מאַכט (די שפּאָן בפּפּ איז אַנדערש אין פאַרשידענע קעראַנץ), מיר האָבן צונויפגעשטעלט אַ דאַטן מאַפּע ווי גייט:
* שפּאָן ברייטנאַס ווס דיפפערענט קאָר דיאַמעטער פיברע קאַפּלינג רעזולטאַט מאַכט
עס קען זיין געפֿונען פֿון די אויבן פיגור אַז ווען אַ זיכער פיברע (האַרץ דיאַמעטער און NA איז פאַרפעסטיקט) אַטשיווז אַ ספּעציפיש מאַכט קאַפּלינג רעזולטאַט, פֿאַר טשיפּס מיט פאַרשידענע ברייטנאַס, די נומער פון טשיפּס איז אַנדערש, און די באַנד און וואָג פון די פּאָמפּע מקור. זענען אויך אַנדערש.פֿאַר די פּאַמפּינג רעקווירעמענץ פון די פיברע לאַזער, אויב די פּאָמפּע מקור געמאכט פון די אויבן טשיפּס מיט פאַרשידענע ברייטנאַס איז אויסגעקליבן, די וואָג און באַנד פון די פיברע לאַזער פון דער זעלביקער מאַכט זענען גאָר אַנדערש, און די קאַנפיגיעריישאַן פון די וואַסער קאָאָלינג סיסטעם איז אויך גאַנץ אַנדערש.
הויך עפעקטיווקייַט, קליין גרייס און ליכט וואָג זענען די באַשערט טרענדס אין דער אַנטוויקלונג פון צוקונפֿט לאַזער ליכט קוואלן (צי דייאָוד לייזערז, האַרט-שטאַט לייזערז אָדער פיברע לייזערז), און די ברייטנאַס, עפעקטיווקייַט און מאַכט פון סעמיקאַנדאַקטער טשיפּס שפּילן אַ באַשטימענדיק ראָלע אין עס .
לייטווייט, הויך ברייטנאַס, הויך מאַכט פּאָמפּע מקור
אין סדר צו אַדאַפּט צו די פיברע קאַמבאַנער, מיר אויסגעקליבן פּראָסט פיברע ספּעסאַפאַקיישאַנז: 135μm NA0.22 און 220μm NA0.22.די אָפּטיש פּלאַן פון די צוויי פּאָמפּע קוואלן אַדאַפּץ געדיכט ספּיישאַל אָרדענונג און פּאָולעראַזיישאַן שטראַל קאַמביינינג.
צווישן זיי, די 420WLD אַדאַפּץ 3.75W/mm*mrad@15W שפּאָן און 135μm NA0.22 פיברע, און האט וובג ווייוולענגט לאַקינג, וואָס טרעפן די באדערפענישן פון 30-100% מאַכט כוואַליע לאַקינג, און די עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט איז 41% .די לד גוף איז געמאכט פון אַלומינום צומיש מאַטעריאַל און סענדוויטש סטרוקטור [5].דער אויבערשטער און נידעריקער טשיפּס טיילן די וואַסער קאָאָלינג קאַנאַל, וואָס ימפּרוווז די פּלאַץ יוטאַלאַזיישאַן.די ליכט אָרט אָרדענונג, ספּעקטרום און מאַכט רעזולטאַט (מאַכט אין די פיברע) זענען געוויזן אין די פיגור:
*420W@135μm NA0.22 לד
מיר האָבן אויסגעקליבן 6 לד פֿאַר הויך און נידעריק טעמפּעראַטור קלאַפּ און ווייבריישאַן טעסץ.די פּראָבע דאַטן זענען ווי גייט:
* פּראַל פּרובירן פֿאַר הויך און נידעריק טעמפּעראַטור
* ווייבריישאַן פּרובירן
די 1000WLD אַדאַפּץ אַ 3W/mm*mrad@30W שפּאָן און אַ 220μm NA0.22 פיברע, וואָס אַטשיווז 915nm און 976nm פיברע קאַפּאַלד רעזולטאַט פון 1000W ריספּעקטיוולי, און די עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט איז>44%.די לד גוף איז אויך געמאכט פון אַלומינום צומיש מאַטעריאַל.אין סדר צו נאָכגיין אַ העכער מאַכט-צו-מאַסע פאַרהעלטעניש, די לד שאָל איז סימפּלאַפייד אונטער די צושטאַנד פון ינשורינג די סטראַקטשעראַל שטאַרקייַט.די LD קוואַליטעט, אָרט אָרדענונג און רעזולטאַט מאַכט (מאַכט אין די פיברע) זענען ווי גייט:
*1000W@220μm NA0.22 לד
אין סדר צו פֿאַרבעסערן די רילייאַבילאַטי פון די פּאָמפּע מקור, די קאַפּלינג סוף פיברע אַדאַפּץ קוואַרץ סוף היטל פוסיאָן און קלאַדדינג ליכט פֿילטרירונג טעכנאָלאָגיע, וואָס מאכט די טעמפּעראַטור פון די פיברע אַרויס די פּאָמפּע מקור לעבן צימער טעמפּעראַטור.זעקס 976nmLDs זענען אויסגעקליבן פֿאַר הויך און נידעריק טעמפּעראַטור קלאַפּ און ווייבריישאַן טעסץ.די פּראָבע רעזולטאַטן זענען ווי גייט:
* פּראַל פּרובירן פֿאַר הויך און נידעריק טעמפּעראַטור
* פּראַל פּרובירן פֿאַר הויך און נידעריק טעמפּעראַטור
* ווייבריישאַן פּרובירן
מסקנא
דערגרייכן הויך ברייטנאַס רעזולטאַט קומט אויף די קאָסט פון עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט, דאָס איז, די העכסטן רעזולטאַט מאַכט און די העכסטן עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט קענען ניט זיין באקומען אין דער זעלביקער צייט, וואָס איז באשלאסן דורך די שפּאָן ברייטנאַס און די נאָרמאַלייזד אָפטקייַט פון די קאַפּלינג. פיברע.אין די מאַלטי-איין-רער ספּיישאַל שטראַל קאַמביינינג טעכנאָלאָגיע, ברייטנאַס און עפעקטיווקייַט זענען שטענדיק די צילן וואָס קענען ניט זיין אַטשיווד אין דער זעלביקער צייט.די וואָג פון עלעקטראָ-אָפּטיש עפעקטיווקייַט און מאַכט זאָל זיין באשלאסן לויט די ספּעציפיש אַפּלאַקיישאַן.
רעפערענצן
[1] Mller Friedrich, Krmer Ria G., Matzdorf Christian, et al, "Multi-kW פאָרשטעלונג אַנאַליסיס פון Yb-דאָפּט מאַנאַליטיק איין-מאָדע אַמפּליפיער און אַסאַלייטער סעטאַפּ," Fiber Lasers XVI: טעכנאָלאָגיע און סיסטעמען (2019).
[2] Gapontsev V, Fomin V, Ferin A, et al, "Diffraction Limited Ultra-High-Power Fiber Lasers," Advanced Solid-State Photonics (2010).
[3] Haoxing Lin, Li Ni, Kun Peng, et al, "טשיינאַ ס דאַמעסטיקלי געשאפן YDF דאָפּט פיברע לאַזער אַטשיווד 20kW רעזולטאַט פון אַ איין פיברע," כינעזיש זשורנאַל פון לייזערז, 48(09),(2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li, et al, "כאָוממייד 10-kW Ytterbium-Doped Aluminophosphosilicate Fiber for Tandem Pumping," כינעזיש זשורנאַל פון לייזערז, 47 (3), (2020).
[5] Dan Xu, Zhijie Guo, Tujia Zhang, עט על, "600 וו הויך ברייטנאַס דייאָוד לאַזער פּאַמפּינג מקור," ספּי לאַזער, 1008603, (2017).
[6] Dan Xu, Zhijie Guo, Di Ma, et al, "הויך ברייטנאַס קוו-קלאַס דירעקט דייאָוד לאַזער," הויך-מאַכט דיאָדע לאַזער טעכנאָלאָגיע קסווי, הויך-מאַכט דיאָדע לאַזער טעכנאָלאָגיע קסווי, (2018).
BWT, געגרינדעט אין 2003, איז אַ גלאבאלע לאַזער לייזונג סערוויס שפּייַזער.מיט דער מיסיע פון "לאָזן די חלום פאָר די ליכט" און די וואַלועס פון "בוילעט כידעש", די פירמע איז קאַמיטאַד צו שאַפֿן בעסער לאַזער פּראָדוקטן און צושטעלן דייאָוד לייזערז, פיברע לייזערז, ולטראַפאַסט לאַזער פּראָדוקטן און סאַלושאַנז פֿאַר גלאבאלע קאַסטאַמערז.ביז איצט, מער ווי 10 מיליאָן BWT לייזערז לויפן סטאַביל אָנליין אין מער ווי 70 לענדער און מקומות אַרום די וועלט.
פּאָסטן צייט: מאי 11-2022