Az elmúlt években a túliummal adalékolt szálas lézerek egyre nagyobb figyelmet kaptak olyan előnyeik miatt, mint a kompakt szerkezet, a jó sugárminőség és a nagy kvantumhatékonyság. Közülük a nagy teljesítményű, folyamatos, túliummal adalékolt szálas lézerek számos területen fontosak, például az orvosi ellátásban, a katonai biztonságban, az űrkommunikációban, a légszennyezés észlelésében és az anyagfeldolgozásban. Az elmúlt közel 20 évben a nagy teljesítményű, folyamatos, túliummal adalékolt szálas lézerek gyorsan fejlődtek, és a jelenlegi maximális kimeneti teljesítmény elérte a kilowatt szintet. Ezt követően vessünk egy pillantást a túliummal adalékolt szálas lézerek teljesítményjavítási útjára és fejlődési irányaira az oszcillátorok és az erősítőrendszerek szempontjából.
A korai tuliummal adalékolt szálas lézerek pumpás forrása általában kis teljesítményű 1064 nm-es YAG lézert vagy 790 nm-es festéklézert használt. A szivattyús forrás alacsony teljesítménye és a visszafelé adalékolt szálelőkészítési eljárás akkori korlátai miatt a tuliummal adalékolt szálas lézerek kimeneti teljesítménye csak watt szinten volt. A kettős burkolatú szivattyús technológia bevezetésével és a nagyteljesítményű félvezető lézertechnológia egyre érettebbé válásával a túliummal adalékolt szálas lézerek kimeneti teljesítménye is folyamatosan növekszik.
1998-ban Jackson és mtsai. a Manchester Egyetemen (Egyesült Királyság) 790 nm-es félvezető lézert használtak szivattyúforrásként, és burkolószivattyús technológiát használtak egy térben strukturált, folyamatosan hangolható, 5,4 W maximális kimeneti teljesítményű, tuliummal adalékolt szálas lézer megépítéséhez. 2007-ben adalékolt germanátszálas lézert fejlesztettek ki. A kísérleti eszközt az 1. ábra mutatja. Egyvégű szivattyúzási üzemmódban 64 W folyamatos lézerteljesítményt kaptunk 1900 nm-en. A nagyobb kimeneti teljesítmény elérése érdekében a kutatók kétvégű szivattyúzást és 40 cm hosszú erősítőszálat alkalmaztak, végül 1900 nm-es, 104 W-os folyamatos lézerteljesítményt kaptak.
2009-ben a Harbin Institute of Technology kifejlesztett egy teljes szálból álló lineáris üreges szerkezetű, tuliummal adalékolt szálas lézert. Ez egy fényvisszaverő szálas Bragg-rácsból és a Fresnel-reflexióból áll, amelyet a tuliummal adalékolt szál végfelülete alkot, és rezonáns üreget alkot. 793 nm LD szivattyúzza. Végül 39,4 W kimeneti teljesítményt kaptunk. Ezenkívül összehasonlították a kimenő teljesítményt és a spektrális jellemzőket, amelyeket akkor kaptak, amikor az FBG és a dikroikus tükröket nagy reflexiós csatolóként használták, és megállapították, hogy a teljes szálból álló szerkezet lejtős hatékonysága alacsonyabb, a küszöbteljesítmény pedig magasabb. A térszerkezethez képest a csupa szálas szerkezetet kezdetben az optikai szálas eszköz teljesítménye és a toldás minősége korlátozta, előnyei nem voltak nyilvánvalóak. Az optikai szálas eszközök előkészítési technológiájának és a splicing szintjének folyamatos fejlesztésével a teljes szálas szerkezetek fokozatosan hatalmas előnyöket mutattak.
Ugyanebben az évben egy térszerkezetre épülő, nagy teljesítményű, túliummal adalékolt szálas lézer 793 nm-es LD-vel szivattyúzott egy 25 μm magátmérőjű és 0,08-as numerikus apertúrájú (NA) szálat. 300 W-os egymódusú lézerteljesítmény. Később, hasonló szerkezettel, egy 40 μm magátmérőjű, 0,2-es numerikus apertúrájú nagymódusú mezőszálat alkalmaztak 2040 nm-es, 885 nm-es többmódusú lézerteljesítmény eléréséhez. W, amely egyetlen, tuliummal adalékolt száloszcillátor által elért maximális kimeneti teljesítmény.
2014-ben a Tsinghua Egyetem egy nagy teljesítményű, túliummal adalékolt szálas lézerről számolt be, teljes szálas lineáris üreges szerkezettel, amely Bragg-szálas rácsból és 3 m hosszú erősítőszálból áll. Hét 790 nm-es LD-t használtak 70 W maximális kimeneti teljesítménnyel szivattyúforrásként. Végül 227 W kimeneti teljesítményt kaptunk. Ugyanebben az évben a Nemzeti Védelmi Műszaki Egyetem két nagy teljesítményű, 1173 nm-es Raman-szálas lézert (RFL) használt pumpaforrásként egy nagy hatékonyságú keskeny vonalszélességű, teljes szálból álló, egyenes üreges szerkezetű, túliummal adalékolt szálas lézer megépítéséhez, és végül elérte a 96 W-os teljesítményt. Ez volt az első bejelentett, 1200 nm-es szivattyúhullámhosszúságú, több száz watt nagyságrendű kimenőteljesítményű, túliummal adalékolt szálas lézer. Nagyon ígéretes szivattyúzási megoldást is kínált a tuliummal adalékolt szálas lézerek kimeneti teljesítményének növelésére.
2015-ben a Huazhong Tudományos és Technológiai Egyetem saját készítésű, dupla bevonatú, dupla bevonatú szilícium-dioxid szálat használt egy teljes szálból álló lineáris üregszerkezetű, tuliummal adalékolt szálas lézer megépítéséhez. Három nagy teljesítményű, 793 nm-es LD-t használt a szivattyúzáshoz, és 121 W-os kimeneti teljesítményt kapott. Ez az első alkalom, hogy hazai, tuliummal adalékolt optikai szálat használnak több száz watt kimenő teljesítmény eléréséhez 1915 nm-es hullámhosszon. Ezen túlmenően a kísérletek azt találták, hogy az erősítő szál belső burkolatátmérőjének növelésével jobb hőelvezetés érhető el, ami szintén ötleteket ad a hőkezeléshez és a tuliummal adalékolt szálas lézerek teljesítményének javításához.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. – Kína száloptikai modulok, üvegszálas csatolású lézergyártók, lézerkomponensek beszállítói. Minden jog fenntartva.
