Снага ласера ​​са влакнима допираног тулијуом

Последњих година ласери са влакнима допираним тулијем привлаче све више пажње због својих предности као што су компактна структура, добар квалитет зрака и висока квантна ефикасност. Међу њима, континуални ласери допирани тулијумом велике снаге имају важну примену у многим областима као што су медицинска нега, војна безбедност, свемирске комуникације, детекција загађења ваздуха и обрада материјала. У протеклих скоро 20 година, континуални ласери допирани тулијумом велике снаге су се брзо развили, а тренутна максимална излазна снага је достигла ниво киловата. Затим, хајде да погледамо пут побољшања снаге и трендове развоја влакнастих ласера ​​допираних тулијем са аспекта осцилатора и система за појачавање.

Извор пумпе раних ласера ​​са влакнима допираним тулијем углавном је користио ИАГ ласер мале снаге од 1064 нм или ласер на боји од 790 нм. Због мале снаге извора пумпе и ограничења процеса припреме влакана уназад допираних у то време, излазна снага оптичких ласера ​​допираних тулијем била је само у ватима. Са увођењем технологије пумпе са двоструким омотачем и све већом зрелошћу технологије полупроводничких ласера ​​велике снаге, излазна снага ласера ​​са влакнима допираних тулијем такође се стално повећава.

1998. Јацксон ет ал. са Универзитета у Манчестеру у Великој Британији користио је полупроводнички ласер од 790 нм као извор пумпе и користио технологију пумпања омотача за изградњу просторно структурираног континуирано подесивог ласера ​​са влакнима допираног тулијем са максималном излазном снагом од 5,4 В. развијен је ласер са допираним германатним влакнима. Експериментални уређај је приказан на слици 1. У режиму једностраног пумпања, добијен је континуирани ласерски излаз од 64 В на 1900 нм. Да би добили већу излазну снагу, истраживачи су користили двоструко пумпање и користили влакно са појачањем дужине 40 цм и на крају добили континуални ласерски излаз од 1900 нм од 104 В.

Године 2009, Харбин Институте оф Тецхнологи је развио ласер са влакнима допираним тулијем са линеарном структуром шупљине од свих влакана. Састоји се од Брегове решетке од рефлектујућих влакана и Фреснелове рефлексије коју формира крајња страна влакана допираног тулијем да би се формирала резонантна шупљина. Пумпа га ЛД од 793 нм. Коначно, добијена је излазна снага од 39,4 В. Поред тога, они су такође упоредили излазну снагу и спектралне карактеристике добијене када су ФБГ и дихроична огледала коришћени као спојници са високим одсјајем и открили да је ефикасност нагиба структуре са целим влакнима нижа, а гранична снага већа. У поређењу са просторном структуром, структура од свих влакана је у почетку била ограничена перформансама уређаја са оптичким влакнима и квалитетом спајања, а њене предности нису биле очигледне. Уз континуирано побољшање технологије припреме уређаја са оптичким влакнима и нивоа спајања, структуре од свих влакана постепено су показале огромне предности.

Исте године, ласер са влакнима допираног тулијума велике снаге заснован на просторној структури користио је ЛД од 793 нм за пумпање влакна допираног тулијума са пречником језгра од 25 μм и нумеричким отвором (НА) од 0,08 и постигао једномодног ласерског излаза од 300 В. Касније, са сличном структуром, коришћено је пољско влакно великог мода са пречником језгра од 40 μм и нумеричким отвором од 0,2 за добијање вишемодног ласерског излаза од 2040 нм од 885 В, што је максимална излазна снага добијена једним осцилатором са влакнима допираним тулијем.

У 2014. години, Универзитет Тсингхуа известио је о ласеру са влакнима допираног тулијума велике снаге са линеарном структуром шупљине од свих влакана, која се састоји од влакнасте Брегове решетке и влакна за појачање дужине 3 м. Као извори пумпе коришћено је седам ЛД од 790 нм са максималном излазном снагом од 70 В. Коначно је добијена излазна снага од 227 В. Исте године, Национални универзитет за одбрамбену технологију користио је два Раман ласера ​​са влакнима велике снаге од 1173 нм (РФЛ) као изворе пумпе за изградњу високоефикасног ласера ​​са влакнима допираног тулијумом допираног тулијума уске ширине и са равном структуром од свих влакана, и коначно постигао излаз од 96 В. снаге. Ово је био први пријављени ласер са влакнима допираним тулијем са таласном дужином пумпе близу 1200 нм и излазном снагом реда стотине вати. Такође је обезбедио веома обећавајуће решење за пумпање за повећање излазне снаге ласера ​​са влакнима допираним тулијем.

У 2015. години, Универзитет науке и технологије Хуазхонг користио је двоструко обложено силицијумско влакно допирано тумијумом за израду ласерског влакна допираног тулијума са линеарном структуром шупљине од свих влакана. Користио је три ЛД велике снаге од 793 нм за пумпање и добио излазну снагу од 121 В. Ово је први пут да се користи домаћа оптичка влакна допирана тулијем да би се добила излазна снага од стотине вати на таласној дужини од 1915 нм. Поред тога, експерименти су открили да повећање унутрашњег пречника омотача влакна за појачање може постићи боље расипање топлоте, што такође даје идеје за управљање топлотом и побољшање снаге ласера ​​са влакнима допираним тулијем.