అధిక శక్తి ఫైబర్ లేజర్‌ల సాంకేతిక పరిణామం

అధిక శక్తి ఫైబర్ లేజర్‌ల సాంకేతిక పరిణామం

ఆప్టిమైజేషన్ఫైబర్ లేజర్నిర్మాణం

1, స్పేస్ లైట్ పంప్ నిర్మాణం

తొలి ఫైబర్ లేజర్‌లు ఎక్కువగా ఆప్టికల్ పంప్ అవుట్‌పుట్‌ను ఉపయోగించాయి,లేజర్ఫైబర్ లేజర్‌ల యొక్క అవుట్‌పుట్ పవర్ తక్కువగా ఉండటం వలన, తక్కువ సమయంలో వాటి అవుట్‌పుట్ పవర్‌ను వేగంగా మెరుగుపరచడం చాలా కష్టం. 1999లో, ఫైబర్ లేజర్ పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి రంగంలో అవుట్‌పుట్ పవర్ మొదటిసారిగా 10,000 వాట్లను అధిగమించింది. ఈ ఫైబర్ లేజర్ నిర్మాణంలో ప్రధానంగా ఆప్టికల్ బైడైరెక్షనల్ పంపింగ్‌ను ఉపయోగించి ఒక రెసొనేటర్‌ను ఏర్పరుస్తారు. ఫైబర్ లేజర్ యొక్క స్లోప్ ఎఫిషియెన్సీపై జరిపిన పరిశోధనలో అది 58.3%కి చేరుకుంది.
అయితే, ఫైబర్ పంప్ లైట్ మరియు లేజర్ కప్లింగ్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించి ఫైబర్ లేజర్‌లను అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా వాటి అవుట్‌పుట్ పవర్‌ను సమర్థవంతంగా మెరుగుపరచగలిగినప్పటికీ, అదే సమయంలో ఇందులో సంక్లిష్టత కూడా ఉంది. ఇది ఆప్టికల్ లెన్స్‌తో ఆప్టికల్ మార్గాన్ని నిర్మించడానికి అనుకూలంగా లేదు; ఆప్టికల్ మార్గాన్ని నిర్మించే ప్రక్రియలో లేజర్‌ను కదిలించాల్సి వచ్చినప్పుడు, ఆప్టికల్ మార్గాన్ని కూడా తిరిగి సర్దుబాటు చేయాల్సి వస్తుంది, ఇది ఆప్టికల్ పంప్ స్ట్రక్చర్ ఫైబర్ లేజర్‌ల విస్తృత అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.

2, ప్రత్యక్ష ఆసిలేటర్ నిర్మాణం మరియు MOPA నిర్మాణం

ఫైబర్ లేజర్‌ల అభివృద్ధి కారణంగా, క్లాడింగ్ పవర్ స్ట్రిప్పర్‌లు క్రమంగా లెన్స్ భాగాల స్థానాన్ని భర్తీ చేశాయి. ఇది ఫైబర్ లేజర్‌ల అభివృద్ధి దశలను సులభతరం చేయడంతో పాటు, పరోక్షంగా వాటి నిర్వహణ సామర్థ్యాన్ని కూడా మెరుగుపరిచింది. ఈ అభివృద్ధి ధోరణి ఫైబర్ లేజర్‌ల క్రమమైన ఆచరణాత్మకతకు ప్రతీకగా నిలుస్తుంది. మార్కెట్లో లభించే ఫైబర్ లేజర్‌లలో డైరెక్ట్ ఆసిలేటర్ నిర్మాణం మరియు MOPA నిర్మాణం అనేవి రెండు అత్యంత సాధారణ నిర్మాణాలు. డైరెక్ట్ ఆసిలేటర్ నిర్మాణంలో, గ్రేటింగ్ ఆసిలేషన్ ప్రక్రియలో తరంగదైర్ఘ్యాన్ని ఎంచుకుని, ఆ ఎంచుకున్న తరంగదైర్ఘ్యాన్ని అవుట్‌పుట్‌గా ఇస్తుంది. అయితే, MOPAలో గ్రేటింగ్ ఎంచుకున్న తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సీడ్ లైట్‌గా ఉపయోగిస్తారు. ఈ సీడ్ లైట్‌ను ఫస్ట్-లెవల్ యాంప్లిఫైయర్ చర్య ద్వారా యాంప్లిఫై చేస్తారు, దీనివల్ల ఫైబర్ లేజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ పవర్ కూడా కొంతవరకు మెరుగుపడుతుంది. చాలా కాలంగా, అధిక-శక్తి ఫైబర్ లేజర్‌ల కోసం MOPA నిర్మాణం ఉన్న ఫైబర్ లేజర్‌లనే ప్రాధాన్య నిర్మాణంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. అయితే, తదుపరి అధ్యయనాలలో ఈ నిర్మాణంలో అధిక-శక్తి ఉత్పాదన ఫైబర్ లేజర్ లోపల ప్రాదేశిక పంపిణీ అస్థిరతకు సులభంగా దారితీస్తుందని, మరియు ఉత్పాదన లేజర్ ప్రకాశం కొంత మేరకు ప్రభావితమవుతుందని, ఇది అధిక-శక్తి ఉత్పాదన ప్రభావంపై కూడా ప్రత్యక్ష ప్రభావాన్ని చూపుతుందని కనుగొనబడింది.

పంపింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో

తొలి యట్టర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క పంపింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం సాధారణంగా 915nm లేదా 975nm ఉంటుంది, కానీ ఈ రెండు పంపింగ్ తరంగదైర్ఘ్యాలు యట్టర్బియం అయాన్ల శోషణ శిఖరాలు, అందువల్ల దీనిని డైరెక్ట్ పంపింగ్ అంటారు. క్వాంటం నష్టం కారణంగా డైరెక్ట్ పంపింగ్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడలేదు. ఇన్-బ్యాండ్ పంపింగ్ టెక్నాలజీ అనేది డైరెక్ట్ పంపింగ్ టెక్నాలజీకి ఒక పొడిగింపు, దీనిలో పంపింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ప్రసార తరంగదైర్ఘ్యం మధ్య దూరం సమానంగా ఉంటుంది, మరియు ఇన్-బ్యాండ్ పంపింగ్ యొక్క క్వాంటం నష్ట రేటు డైరెక్ట్ పంపింగ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

అధిక శక్తి ఫైబర్ లేజర్సాంకేతిక అభివృద్ధి అవరోధం

సైనిక, వైద్య మరియు ఇతర పరిశ్రమలలో ఫైబర్ లేజర్‌లకు అధిక వినియోగ విలువ ఉన్నప్పటికీ, చైనా దాదాపు 30 సంవత్సరాల సాంకేతిక పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి ద్వారా ఫైబర్ లేజర్‌ల విస్తృత వినియోగాన్ని ప్రోత్సహించింది. కానీ, ఫైబర్ లేజర్‌ల నుండి అధిక శక్తిని ఉత్పత్తి చేయాలంటే, ప్రస్తుత సాంకేతికతలో ఇంకా అనేక అడ్డంకులు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, ఫైబర్ లేజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ పవర్ సింగిల్-ఫైబర్ సింగిల్-మోడ్ 36.6KW స్థాయికి చేరగలదా; ఫైబర్ లేజర్ అవుట్‌పుట్ పవర్‌పై పంపింగ్ పవర్ ప్రభావం; ఫైబర్ లేజర్ అవుట్‌పుట్ పవర్‌పై థర్మల్ లెన్స్ ప్రభావం.

దీనికి అదనంగా, ఫైబర్ లేజర్ యొక్క అధిక శక్తి ఉత్పాదన సాంకేతికత పరిశోధనలో ట్రాన్స్‌వర్స్ మోడ్ యొక్క స్థిరత్వం మరియు ఫోటాన్ డార్కనింగ్ ప్రభావాన్ని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. పరిశోధన ద్వారా, ట్రాన్స్‌వర్స్ మోడ్ అస్థిరతకు ఫైబర్ వేడెక్కడమే ప్రధాన ప్రభావ కారకమని స్పష్టమైంది. ఇక ఫోటాన్ డార్కనింగ్ ప్రభావం అంటే, ఫైబర్ లేజర్ నిరంతరం వందల వాట్లు లేదా అనేక కిలోవాట్ల శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తున్నప్పుడు, దాని ఉత్పాదన శక్తి వేగంగా క్షీణించే ధోరణిని చూపుతుంది. దీనివల్ల ఫైబర్ లేజర్ యొక్క నిరంతర అధిక శక్తి ఉత్పాదనపై ఒక నిర్దిష్ట స్థాయి పరిమితి ఉంటుంది.

ఫోటాన్ డార్కనింగ్ ఎఫెక్ట్ యొక్క నిర్దిష్ట కారణాలు ప్రస్తుతం స్పష్టంగా నిర్వచించబడనప్పటికీ, ఆక్సిజన్ లోప కేంద్రం మరియు ఛార్జ్ బదిలీ శోషణ వలన ఫోటాన్ డార్కనింగ్ ఎఫెక్ట్ సంభవిస్తుందని చాలా మంది నమ్ముతారు. ఈ రెండు కారకాల ఆధారంగా, ఫోటాన్ డార్కనింగ్ ఎఫెక్ట్‌ను నిరోధించడానికి ఈ క్రింది మార్గాలు ప్రతిపాదించబడ్డాయి. ఉదాహరణకు, ఛార్జ్ బదిలీ శోషణను నివారించడానికి అల్యూమినియం, ఫాస్ఫరస్ మొదలైన వాటిని ఉపయోగించి, ఆపై ఆప్టిమైజ్ చేసిన యాక్టివ్ ఫైబర్‌ను పరీక్షించి, అప్లై చేస్తారు. దీని నిర్దిష్ట ప్రమాణం ఏమిటంటే, 3KW పవర్ అవుట్‌పుట్‌ను చాలా గంటల పాటు మరియు 1KW పవర్ స్థిరమైన అవుట్‌పుట్‌ను 100 గంటల పాటు కొనసాగించడం.