Επιστήμη: Τι είναι ένα λέιζερ ινών;

October 13, 2022

Η οπτική ίνα είναι κοντή για τη οπτική ίνα, συνήθως ένας κυλινδρικός κυματοδηγός του φωτός. Χρησιμοποιεί την αρχή της συνολικής αντανάκλασης για να σταματήσει το φωτεινό κύμα στον πυρήνα ινών και να καθοδηγήσει το φωτεινό κύμα για να ταξιδεψει κατά μήκος του άξονα της ίνας. Η αντικατάσταση του καλωδίου χαλκού με το γυαλί χαλαζία άλλαξε τον κόσμο.

 

Σαν μέσο για τα φωτεινά κύματα, η οπτική ίνα έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως δεδομένου ότι προτάθηκε από το Charles Kao που οφείλεται το 1966 στα πλεονεκτήματά του μεγάλης ικανότητας επικοινωνίας, ισχυρής αντιπαρεμβατικής δυνατότητας, χαμηλής απώλειας μετάδοσης, μεγάλης απόστασης ηλεκτρονόμων, καλής μυστικότητας, ισχυρής προσαρμοστικότητας, μικρού μεγέθους, ελαφριών και άφθονων πηγών πρώτης ύλης. Ο Δρ Kao, γνωστό ως «πατέρας της οπτικής ίνας,» απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ του 2009 στη φυσική για την εργασία του. Με την όλο και περισσότερο τέλεια και πρακτική απόδοση της οπτικής ίνας, η οπτική ίνα έχει ξεσηκώσει το μετασχηματισμό της βιομηχανίας τηλεπικοινωνιών, και έχει το βασικά αντικατεστημένο καλώδιο χαλκού ως τμήμα πυρήνων της σύγχρονης επικοινωνίας.

 

Το σύστημα επικοινωνιών οπτικής ίνας είναι ένα είδος συστήματος επικοινωνιών με το φως ως μεταφορέα και οπτική ίνα πληροφοριών ως καθοδηγημένο μέσο κυμάτων. Όταν η οπτική ίνα διαβιβάζει τις πληροφορίες, το ηλεκτρικό σήμα μετατρέπεται στο οπτικό σήμα και διαβιβάζεται έπειτα μέσα στη οπτική ίνα. Σαν νέα τεχνολογία επικοινωνιών, η επικοινωνία οπτικής ίνας έχει παρουσιάσει μεγάλη ανωτερότητα από την αρχή, η οποία έχει ξυπνήσει το μεγάλο συμφέρον και την ευρεία προσοχή των ανθρώπων. Η εκτενής εφαρμογή της ίνας στην επικοινωνία προωθεί επίσης τη γρήγορη ανάπτυξη του ενισχυτή ινών και του λέιζερ ινών [1]. Εκτός από τον τομέα επικοινωνίας, τα συστήματα οπτικών ινών έχουν ένα ευρύ φάσμα των εφαρμογών στους αντίληψης και άλλου τομείς ιατρικής.

 

Οπτική ίνα

 

Το μέσο κέρδους λέιζερ ινών είναι ενεργός ίνα. Σύμφωνα με τη δομή του, μπορεί να διαιρεθεί σε ενιαία ίνα τρόπου, διπλή ίνα επένδυσης και φωτονιακή ίνα κρυστάλλου.

τα τελευταία νέα της εταιρείας για Επιστήμη: Τι είναι ένα λέιζερ ινών;  0

Η Single-mode Single-mode ίνα ινών αποτελείται από το στρώμα πυρήνων, επένδυσης και επιστρώματος ινών. Ο δείκτης διάθλασης του υλικού πυρήνων ινών, n1, είναι υψηλότερος από αυτός του υλικού επένδυσης, Ν2. Όταν η συναφής γωνία του συναφούς φωτός είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη γωνία, η ακτίνα θα εκπεμφθεί πλήρως στον πυρήνα ινών, έτσι η ίνα μπορεί να περιορίσει το φως που διαδίδει στον πυρήνα ινών. Η εσωτερική επένδυση της single-mode ίνας δεν μπορεί να περιορίσει το πολλαπλού τρόπου φως αντλιών, και το αριθμητικό άνοιγμα του πυρήνα ινών είναι χαμηλό. Επομένως, η παραγωγή λέιζερ μπορεί μόνο να ληφθεί με την ένωση του single-mode φωτός αντλιών στον πυρήνα ινών. Τα πρόωρα λέιζερ όλα ινών χρησιμοποιούν αυτήν την single-mode ίνα, με συνέπεια τη χαμηλή αποδοτικότητα συζεύξεων, η δύναμη παραγωγής λέιζερ είναι μόνο milliwatts.

 

Διπλή ντυμένη οπτική ίνα

 

Προκειμένου να υπερνικηθούν οι περιορισμοί συμβατικό single-mode ενιαίος-ντυμένο Ytterbium (Yb3+) - η ναρκωμένη ίνα στην αποδοτικότητα μετατροπής και τη δύναμη παραγωγής, R.Moeller πρότεινε αρχικά την έννοια της διπλός-ντυμένης ίνας το 1974 [2]. Μετά από αυτόν, δεν ήταν μέχρι το 1988 όταν E.Snitzer και λοιποί προτεινόμενη τεχνολογία άντλησης επένδυσης [3] ότι τα υψηλής ισχύος ytterbium-ναρκωμένοι λέιζερ/οι ενισχυτές ινών αναπτύχθηκαν γρήγορα.

 

Η διπλή ίνα επένδυσης είναι ένα είδος ίνας με την ειδική δομή. Έναντι της συμβατικής ίνας, προσθέτει ένα εσωτερικό στρώμα επένδυσης, το οποίο αποτελείται από το στρώμα επιστρώματος, το εσωτερικό στρώμα επένδυσης, το εξωτερικό στρώμα επένδυσης και το ναρκωμένο πυρήνα ινών. Η τεχνολογία αντλιών επένδυσης είναι βασισμένη στη διπλή ίνα επένδυσης, ο πυρήνας της οποίας πρόκειται να διαβιβάσει το πολλαπλού τρόπου φως αντλιών στην εσωτερικά επένδυση και το λέιζερ στον πυρήνα ινών, έτσι ώστε η αποδοτικότητα μετατροπής αντλιών και η δύναμη παραγωγής του λέιζερ ινών μπορούν να βελτιωθούν πολύ. Η δομή της διπλής ίνας επένδυσης, η μορφή της εσωτερικής επένδυσης και ο τρόπος συζεύξεων φωτός αντλιών είναι τα σημεία κλειδί αυτής της τεχνολογίας.

 

Ο πυρήνας της διπλός-ντυμένης ίνας αποτελείται από το διοξείδιο πυριτίου (SiO2) που ναρκώνεται με τα στοιχεία σπάνια γαίας, το οποίο είναι όχι μόνο το μέσο λέιζερ αλλά και το κανάλι μετάδοσης του σήματος λέιζερ στο λέιζερ ινών. Η παράμετρος Β του αντίστοιχου μήκους κύματος εργασίας μειώνεται γενικά με το σχεδιασμό της αριθμητικής διαμέτρου της ανοιγμάτων και πυρήνων για να εξασφαλίσει ότι το λέιζερ παραγωγής είναι ένας θεμελιώδης εγκάρσιος τρόπος. Η εσωτερική επένδυση έχει ένα πολύ μεγαλύτερο εγκάρσιο μέγεθος (δεκάδες των χρόνων η διάμετρος του συμβατικού πυρήνα) και το αριθμητικό άνοιγμα, και έναν μικρότερο δείκτη διάθλασης από τον πυρήνα, ο οποίος μπορεί να περιορίσει τη διάδοση λέιζερ εντελώς στον πυρήνα. Κατά αυτόν τον τρόπο, ένας οπτικός κυματοδηγός με τη μεγάλη διατομή και το μεγάλο αριθμητικό άνοιγμα διαμορφώνονται μεταξύ του πυρήνα ινών και του εξωτερικού στρώματος, που μπορούν να επιτρέψουν στο υψηλής ισχύος φως αντλιών με το μεγάλο αριθμητικό άνοιγμα, μεγάλη διατομή και πολλαπλού τρόπου για να συνδεθούν με την ίνα, και να περιοριστούν στην εσωτερική επένδυση για τη μετάδοση και την μη-διάχυση, η οποία είναι συμβάλλουσα στη διατήρηση της οπτικής άντλησης πυκνότητας υψηλής δύναμης. Το εξωτερικό στρώμα αποτελείται από τα πολυμερή υλικά με έναν χαμηλότερο δείκτη διάθλασης από την εσωτερική επένδυση. Το πιο ακραίο στρώμα είναι ένα προστατευτικό στρώμα φιαγμένο από οργανικό υλικό. Η περιοχή συζεύξεων της διπλός-ντυμένης ίνας στο φως αντλιών καθορίζεται από το εσωτερικό μέγεθος επένδυσης, αντίθετα από την παραδοσιακή single-mode ίνα που καθορίζεται μόνο από τον πυρήνα. Αφ' ενός, η αποδοτικότητα συζεύξεων δύναμης του ανθρώπινου λέιζερ ινών βελτιώνεται. Όταν το φως αντλιών διευθύνει στο εσωτερικό στρώμα επένδυσης, θα περάσει μέσω του πυρήνα ινών πολλές φορές για να διεγείρει το ναρκωμένο ιόν για να εκπέμψει το λέιζερ. Αφ' ετέρου, η ποιότητα ακτίνων παραγωγής καθορίζεται από τη φύση του πυρήνα ινών. Η εισαγωγή της εσωτερικής επένδυσης δεν καταστρέφει την ποιότητα ακτίνων παραγωγής του λέιζερ ινών.

τα τελευταία νέα της εταιρείας για Επιστήμη: Τι είναι ένα λέιζερ ινών;  1τα τελευταία νέα της εταιρείας για Επιστήμη: Τι είναι ένα λέιζερ ινών;  2

Αρχικά, η εσωτερική δομή επένδυσης της διπλής ίνας επένδυσης είναι κυλινδρική συμμετρία, η διαδικασία παραγωγής της είναι σχετικά απλή, και εύκολη στη σύνδεση συζεύξεων φάσης ινών ουρών διόδων λέιζερ αντλιών (LD), αλλά η τέλεια συμμετρία της παρουσίας μεγάλων ποσών η αντλία στο εσωτερικό σπειροειδές φως επένδυσης, το φως απεικόνισε ακόμη και ότι αρκετοί χρόνοι δεν μπορούν ποτέ να φθάσουν στην περιοχή διάδοσης ινών, επομένως, αυτό είναι αδύνατοι να απορροφηθούν από τον πυρήνα ινών, έτσι ακόμα κι αν η μακρύτερη ίνα χρησιμοποιείται, θα υπάρξει ακόμα πολλή ελαφριά διαρροή, η οποία το καθιστά δύσκολο να βελτιώσει την αποδοτικότητα μετατροπής. Επομένως, η κυλινδρική συμμετρική δομή της εσωτερικής επένδυσης πρέπει να καταστραφεί.

 

Φωτονιακή ίνα κρυστάλλου

 

Στην κοινή διπλός-ντυμένη ίνα, η δύναμη λέιζερ παραγωγής καθορίζεται από το γεωμετρικό μέγεθος του πυρήνα. Το αριθμητικό άνοιγμα καθορίζει την ποιότητα ακτίνων του λέιζερ παραγωγής. Λόγω των περιορισμών των μη γραμμικών αποτελεσμάτων, της οπτικής ζημίας και άλλων φυσικών μηχανισμών στην ίνα, η ενιαία μέθοδος τη διάμετρο πυρήνων δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις ανάγκες της single-mode λειτουργίας της διπλός-ντυμένης ίνας με το μεγάλο τομέα τρόπου στην παραγωγή υψηλής δύναμης. Η εμφάνιση της ειδικής οπτικής ίνας, όπως η φωτονιακή ίνα κρυστάλλου (PCF), παρέχει έναν αποτελεσματικό τεχνικό τρόπο να λυθεί αυτό το πρόβλημα.

Η έννοια του φωτονιακού κρυστάλλου προτάθηκε αρχικά από Ε. Yablonovitch «1 το 1987, δηλ., διηλεκτρικά υλικά με τις διαφορετικές διηλεκτρικές σταθερές σε 1D, το 2$ο ή τρισδιάστατο διάστημα αποτελείται από τις περιοδικές δομές με τη διαταγή του οπτικού μήκους κύματος, στο οποίο η φωτονιακή ζώνη διεξαγωγής (PBG) που επιτρέπουν την ελαφριά διάδοση και το φωτονιακό χάσμα ζωνών (PBG) που αποτρέπει την ελαφριά διάδοση παράγονται. Με την αλλαγή της περιόδου ρύθμισης και διανομής διαφορετικών μέσων, πολλές αλλαγές στις φωτονιακές ιδιότητες κρυστάλλου μπορούν να προκληθούν, ώστε να επιτευχθούν οι συγκεκριμένες λειτουργίες. PCF είναι ένα δισδιάστατο φωτονιακό κρύσταλλο, επίσης γνωστό ως ίνα μικροδομής ή πορώδης ίνα. Το 1996, J.C.Knight και λοιποί ανέπτυξε το πρώτο PCF, ο του οποίου ελαφρύς μηχανισμός διεξαγωγής ήταν παρόμοιος με τη συνολική εσωτερική αντανάκλαση της παραδοσιακής οπτικής ίνας. Το πρώτο PCF που χρησιμοποιεί τη φωτονιακή αρχή bandgap για να καθοδηγήσει το φως γεννήθηκε το 1998. Μετά το 2005, το σχέδιο και οι μέθοδοι προετοιμασιών τομέα PCF μεγάλος-τρόπου άρχισαν να διαφοροποιούν, και οι διάφορες μορφές των δομών εμφανίστηκαν, συμπεριλαμβανομένου του καναλιού PCF διαρροής, ράβδος-διαμορφωμένο PCF, μεγάλος-διάστημα PCF και multi-core PCF. Ο τομέας του τομέα τρόπου της ίνας αυξάνεται επίσης.

τα τελευταία νέα της εταιρείας για Επιστήμη: Τι είναι ένα λέιζερ ινών;  3

 

Στην εμφάνιση, PCF είναι πολύ παρόμοιο με την παραδοσιακή single-mode ίνα, αλλά εκθέτει μια σύνθετη δομή σειράς πόρων στη μικροδομή. Είναι αυτά τα δομικά χαρακτηριστικά που δίνουν σε PCF τα μοναδικά και ασύγκριτα πλεονεκτήματα, όπως καμία διακοπή που η single-mode μετάδοση, η μεγάλη περιοχή τομέων τρόπου, η διασπορά και η χαμηλή περιοριστική απόδοση απώλειας, μπορούν να υπερνικήσουν πολλές δυσκολίες των παραδοσιακών λέιζερ. Παραδείγματος χάριν, PCF μπορεί να επιτύχει τη single-mode λειτουργία κάτω από τη μεγάλη περιοχή τομέων τρόπου, και να μειώσει σημαντικά την πυκνότητα ισχύος λέιζερ στην ίνα, να μειώσει τη μη γραμμική επίδραση στην ίνα, και να βελτιώσει το κατώτατο όριο ζημίας της ίνας εξασφαλίζοντας την ποιότητα ακτίνων. Τα μεγάλα αριθμητικά ανοίγματα μπορούν να επιτευχθούν, το οποίο σημαίνει περισσότερη αντλία-οπτική σύζευξη και η παραγωγή λέιζερ υψηλότερης δύναμης μπορεί να επιτευχθεί. Αυτά τα πλεονεκτήματα PCF έχουν προκαλέσει μια σειρά ερευνητικής ανόδου στον κόσμο, ο οποίος κάνει PCF να γίνει ένα νέο ερευνητικό κυριώτερο σημείο στην εφαρμογή των λέιζερ ινών υψηλής δύναμης και να διαδραματίσει έναν όλο και περισσότερο σημαντικό ρόλο.

 

Η εφεύρεση του λέιζερ ινών

 

Ένα λέιζερ με την ίνα ως μέσο κέρδους λέιζερ καλείται λέιζερ ινών. Όπως άλλους τύπους λέιζερ, αποτελείται από τρία μέρη: μέσο κέρδους, πηγή αντλιών και αντηχείο. Τα λέιζερ ινών χρησιμοποιούν την ενεργό ίνα που ναρκώνεται με τα στοιχεία σπάνια γαίας ως μέσο κέρδους. Γενικά, τα λέιζερ ημιαγωγών χρησιμοποιούνται ως πηγές αντλιών. Το αντηχείο αποτελείται συνήθως από τον ανακλαστήρα, το πρόσωπο τελών ινών, τον καθρέφτη δαχτυλιδιών ινών ή το κιγκλίδωμα ινών.

Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά χρονικών περιοχών του λέιζερ ινών, μπορεί να διαιρεθεί σε συνεχές λέιζερ ινών και παλόμενο λέιζερ ινών. Σύμφωνα με τη διαφορετική δομή αντηχείων, μπορεί να διαιρεθεί σε γραμμικό λέιζερ ινών κοιλοτήτων, διανεμημένος ανατροφοδοτήστε το λέιζερ ινών και το λέιζερ ινών κοιλοτήτων δαχτυλιδιών. Ανάλογα με τον τρόπο ινών και άντλησης κέρδους, μπορούν να διαιρεθούν σε ενιαίος-ντυμένα λέιζερ ινών (πυρήνας που αντλεί) και διπλός-ντυμένα λέιζερ ινών (επένδυση που αντλεί).

τα τελευταία νέα της εταιρείας για Επιστήμη: Τι είναι ένα λέιζερ ινών;  4

Το 1961, Snitzer ανακάλυψε την ακτινοβολία λέιζερ σε έναν νεοδύμιο-ναρκωμένο κυματοδηγό γυαλιού (ND). Το 1966, ο Charles Kao έκανε μια λεπτομερή μελέτη των κύριων αιτιών της οπτικής μείωσης στις οπτικές ίνες, και επισήμανε τα κύρια τεχνικά προβλήματα που λύνονται για την πρακτική εφαρμογή των οπτικών ινών στην επικοινωνία [5]. Το 1970, Corning ανέπτυξε τη οπτική ίνα με τη μείωση λιγότερο από 20 dB/km, θέτοντας τα θεμέλια για την ανάπτυξη της οπτικής επικοινωνίας και της οπτικοηλεκτρονικής βιομηχανίας τεχνολογίας [5]. Αυτή η τεχνολογική σημαντική ανακάλυψη επίσης πολύ έχει προωθήσει την ανάπτυξη των λέιζερ ινών. Στη δεκαετία του '70 και τη δεκαετία του '80, η ωριμότητα και η εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας λέιζερ ημιαγωγών παρείχαν μια αξιόπιστη και διαφορετική πηγή αντλιών για την ανάπτυξη των λέιζερ ινών. Συγχρόνως, η ανάπτυξη της απόθεσης χημικού ατμού μειώνει την απώλεια μετάδοσης οπτικής ίνας. Τα λέιζερ ινών αναπτύσσονται επίσης γρήγορα στην κατεύθυνση της διαφοροποίησης. Η ίνα ναρκώνεται με πολλά στοιχεία σπάνια γαίας, όπως το έρβιο (Er3+), ytterbium (Yb3+), το νεοδύμιο (Nd3+), samarium (Sm 3+), το θούλιο (Tm3+), το όλμιο (Ho3+), το πρασεοδύμιο (Pr3+), το dysprosium (Dy3+), το βισμούθιο (Bi3+), τα κ.λπ. Ανάλογα με τα ιόντα που ναρκώνονται, τα διαφορετικά μήκη κύματος της παραγωγής λέιζερ μπορούν να επιτευχθούν. Καλύψτε τις διαφορετικές απαιτήσεις εφαρμογής.

τα τελευταία νέα της εταιρείας για Επιστήμη: Τι είναι ένα λέιζερ ινών;  5

Χαρακτηριστικά των λέιζερ ινών υψηλής δύναμης

Τα πλεονεκτήματα των λέιζερ ινών υψηλής δύναμης παρουσιάζονται ως εξής.

(1) υψηλή ποιότητα ακτίνων. Η δομή κυματοδηγού της ίνας καθορίζει ότι το λέιζερ ινών είναι εύκολο να ληφθεί την ενιαία παραγωγή εγκάρσιου τρόπου, και η επιρροή των εξωτερικών παραγόντων είναι μικρή, το οποίο μπορεί να επιτύχει την υψηλή παραγωγή λέιζερ φωτεινότητας.

(2) υψηλή αποδοτικότητα. Το λέιζερ οπτικής ίνας μπορεί να επιτύχει την υψηλή ελαφρύς--ελαφριά αποδοτικότητα μετατροπής με την επιλογή του λέιζερ ημιαγωγών με το ταίριασμα των χαρακτηριστικών μήκους κύματος και απορρόφησης εκπομπής των ναρκωμένων στοιχείων σπάνια γαίας ως πηγή αντλιών. Για τα ytterbium-ναρκωμένα υψηλής ισχύος λέιζερ ινών, 915 NM ή 975 λέιζερ ημιαγωγών NM επιλέγονται γενικά. Λόγω της απλής δομής ενεργειακών επιπέδων Yb3+, το upconversion, η κρατική απορρόφηση διέγερσης και η απόσβεση συγκέντρωσης εμφανίζονται σπάνια, και η μακροχρόνια διάρκεια ζωής φθορισμού, YB3 + μπορεί αποτελεσματικά να αποθηκεύσει την ενέργεια για να επιτύχει την υψηλής ισχύος λειτουργία. Η γενική ηλεκτροοπτική αποδοτικότητα των εμπορικών λέιζερ ινών είναι μέχρι 25%, το οποίο είναι συμβάλλον στη μείωση των δαπανών, της ενέργειας - αποταμίευση και της προστασίας του περιβάλλοντος.

(3) καλά χαρακτηριστικά διασκεδασμού θερμότητας. Το λέιζερ ινών χρησιμοποιεί τη λεπτή ναρκωμένη στοιχείο ίνα σπάνιων γαίων ως μέσο κέρδους λέιζερ, το οποίο έχει μια πολύ μεγάλη επιφάνεια στην αναλογία όγκου. Είναι περίπου 1000 φορές αυτό του στερεού μαζικού λέιζερ, και έχει ένα φυσικό πλεονέκτημα στο διασκεδασμό θερμότητας. Στην περίπτωση του μέσου και της μικρής δύναμης, δεν υπάρχει καμία ανάγκη για την ειδική ψύξη της ίνας, και στην περίπτωση της υψηλής δύναμης, η υδρόψυξη χρησιμοποιείται για το διασκεδασμό θερμότητας, ο οποίος μπορεί επίσης αποτελεσματικά να αποφύγει την υποβάθμιση της ποιότητας και της αποτελεσματικότητας ακτίνων που προκαλούνται από τη θερμική επίδραση συνήθως - που βλέπει στα λέιζερ στερεάς κατάστασης.

(4) συμπαγής δομή, υψηλή αξιοπιστία. Επειδή το λέιζερ ινών χρησιμοποιεί τη μικρή και μαλακή ίνα ως μέσο κέρδους λέιζερ, είναι ευεργετικό να συμπιεστεί ο όγκος και να κερδηθεί κόστος. Οι πηγές αντλιών χρησιμοποιούνται είναι επίσης μικρός όγκος, εύκολος στο μορφωματικό λέιζερ ημιαγωγών, το εμπορικό προϊόν μπορεί γενικά να είναι παραγωγή ινών ουρών, που συνδυάζεται με το κιγκλίδωμα Bragg οπτικής ίνας, οι συσκευές, εφ' όσον ενώνουν στενά αυτές οι συσκευές μπορούν να συνειδητοποιηθούν ότι όλες, άνοσος στην περιβαλλοντική διαταραχή η δυνατότητα είναι υψηλή, έχει την πολύ υψηλή σταθερότητα, και μπορεί να κερδίσει χρόνο και κόστος της συντήρησης.

Τα λέιζερ ινών υψηλής δύναμης έχουν επίσης μερικά μειονεκτήματα που είναι δύσκολο να υπερνικηθούν. Κατ' αρχάς, περιορίζονται εύκολα από τα μη γραμμικά αποτελέσματα. Λόγω της γεωμετρικής δομής του κυματοδηγού, το αποτελεσματικό μήκος του λέιζερ ινών είναι μακροχρόνιο, και το κατώτατο όριο των διάφορων μη γραμμικών αποτελεσμάτων είναι χαμηλό. Μερικά επιβλαβή μη γραμμικά αποτελέσματα, όπως η υποκινημένη σκέδαση Ραμάν (SRS) και η διαμόρφωση μόνος-φάσης (SPM), προκαλούν τη διακύμανση φάσης, την ενεργειακή μεταφορά στο φάσμα, και ακόμη και τη ζημία στο σύστημα λέιζερ, το οποίο περιορίζει την ανάπτυξη των υψηλής ισχύος λέιζερ ινών. Ο δεύτερος είναι η σκουραίνοντας επίδραση φωτονίων. Με την αύξηση της άντλησης του χρόνου, η σκουραίνοντας επίδραση φωτονίων θα οδηγήσει σε μια monotonically αμετάκλητη μείωση στην αποδοτικότητα μετατροπής δύναμης της ναρκωμένης στοιχείο ίνας σπάνιων γαίων, που περιορίζει τη μακροπρόθεσμη ζωή σταθερότητας και υπηρεσιών του υψηλής ισχύος λέιζερ ινών, ειδικά στο ytterbium-ναρκωμένο υψηλής ισχύος λέιζερ ινών.

 

Με την ανάπτυξη των ψηλά ίνα-συνδεμένων λέιζερ ημιαγωγών και τις διπλός-ντυμένες τεχνολογίες ινών, η δύναμη παραγωγής, η opto-οπτικές αποτελεσματικότητα μετατροπής και η ποιότητα ακτίνων των υψηλής ισχύος λέιζερ ινών έχουν βελτιωθεί πολύ. Οδηγημένα από την τεράστια απαίτηση για τη βιομηχανική επεξεργασία, τα κατευθυνόμενα ενεργειακά όπλα, η μεγάλης απόστασης τηλεμετρία, το ραντάρ με ακτίνες laser και άλλες εφαρμογές, ομάδα υπερθύρων Apache Photonics (IPG), Nufern (Nlight) και της Γερμανίας είναι οι κύριες μονάδες έρευνα και ανάπτυξη των υψηλής ισχύος λέιζερ ινών CW και πάλλομαι-κυμάτων, και έχουν προωθήσει μια πλούσια γραμμή παραγωγής. Τα συναρπαστικά αποτελέσματα έχουν αναφερθεί επίσης από Tsinghua University, National πανεπιστήμιο της αμυντικής τεχνολογίας, το ίδρυμα της Σαγκάη οπτικής και τους λεπτούς μηχανικούς κάτω από την κινεζική ακαδημία των επιστημών και την τέταρτη ακαδημία της αεροδιαστημικής εταιρίας επιστήμης και βιομηχανίας της Κίνας.

 

Ωθώντας τεχνολογία δύναμης λέιζερ ινών

 

Λόγω του περιορισμού της μη γραμμικής επίδρασης, της θερμικής επίδρασης και του υλικού κατώτατου ορίου ζημίας στο λέιζερ ινών, η δύναμη παραγωγής του ενιαίου λέιζερ ινών είναι περιορισμένη σε κάποιο βαθμό, και με την αύξηση της δύναμης, οι ποιοτικές βαθμιαία μειώσεις ακτίνων. Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί η τεχνολογία ελέγχου τρόπου και να σχεδιαστεί ένας νέος τύπος της ίνας με την ειδική δομή για να βελτιώσει την ποιότητα ακτίνων. J.w. Dawson και λοιποί [6] θεωρητικά ανέλυσε το όριο δύναμης παραγωγής μιας ενιαίας ίνας, και υπολόγισε ότι μια ενιαία ίνα μπορεί να λάβει μια παραγωγή λέιζερ ορίου κοντινός-διάθλασης με μια μέγιστη δύναμη 36 KW σε ένα ευρείας ζώνης λέιζερ ινών, ενώ για ένα λέιζερ ινών στενός-linewidth, η μέγιστη δύναμη είναι 2 KW. Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η δύναμη παραγωγής του λέιζερ και του ενισχυτή ινών, είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για να συνθέσει τη δύναμη των πολλαπλάσιων λέιζερ ινών από τη συνεπή τεχνολογία σύνθεσης. Έχει γίνει μια διεθνής ερευνητική δυναμική ζώνη τα τελευταία χρόνια.