BWT zich fazoviy joylashuv (DSBC) nazariyasini taklif qildi va kilovatt darajasidagi nasos manbai tajribasi orqali DSBC ning to'g'riligini tasdiqladi.Hozirgi vaqtda bitta trubaning quvvati 15W-30W@BPP≈5-12mm * mradgacha oshirildi va elektro-optik samaradorlik > 60% ni tashkil etadi, bu esa yuqori quvvatli nasos manbasini tolali chiqish bilan birga yuqori darajada ushlab turish imkonini beradi. ovoz balandligini pasaytirishda yorqinlik chiqishi, og'irlikni kamaytirish va elektro-optik konversiya samaradorligini oshirish mumkin.
Joriy chipdan foydalanib, BWT mos ravishda yadro diametri 135 mkm NA0.22 tolaga ulangan 420 Vt to'lqin uzunligi qulflangan 976 nm, sifat ≈ 500 g bo'lgan nasos manbasini amalga oshirdi;va yadro diametri 220μm NA0.22 tolali birlashtirilgan chiqish 1000W bitta to'lqin uzunligi 976nm (yoki 915nm), sifat ≈ 400g nasos manbai.
Kelajakda yarimo'tkazgich chiplarining yorqinligi va elektro-optik samaradorligini oshirish bilan engil va yuqori quvvatli nasos manbalari kichik hajmli yuqori quvvatli tolali lazerli yorug'lik manbalarini ishlab chiqarishda ajralmas rol o'ynaydi va rivojlanishga faol yordam beradi. sanoat ilovalari.
Kirish
Elyaf lazerlar o'zlarining mukammal nur sifati va moslashuvchan quvvatni kengaytirish imkoniyatlari (tolali birlashtiruvchi) tufayli tez o'sdi.So'nggi yillarda bir rejimli bitta tolali tolali lazerlar TMI (ko'ndalang rejimning beqarorligi) va SRS effektlari bilan cheklangan va yarimo'tkazgichli to'g'ridan-to'g'ri nasosli tolali lazer osilatorlarining kuchi 5 kVt bilan cheklangan.
[1].Lazer kuchaytirgich ham 10 kVt quvvatda to'xtatiladi
[2].Yadro diametrini mos ravishda oshirish orqali chiqish quvvatini oshirish mumkin bo'lsa-da, chiqish nurining sifati ham -1 ga kamayadi.Shunga qaramay, yarimo'tkazgichli nasos manbalarining yorqinligini yaxshilash talabi hali ham dolzarbdir.
Sanoatni qayta ishlash dasturlarida nur sifatiga qo'yiladigan talablar bitta rejimli bo'lishi shart emas.Yagona tolali quvvatni oshirish uchun bir nechta past tartibli rejimlarga ruxsat beriladi.Hozirgacha 5 kVt dan ortiq 976 nm nasosga asoslangan bir necha rejimli bir tolali va nurli kombinatsiyalangan ko'p rejimli lazer yorug'lik manbalari Partiya ilovalari bilan (asosan metall materiallarni kesish va payvandlash), mos keladigan yuqori quvvatli nasos manbalarini ishlab chiqarish. shuningdek, partiyaviy miqyosda.
Kichikroq, engilroq va barqarorroq
Yarimo'tkazgich chipi BPP va nasos manbasining yorqinligi o'rtasidagi munosabat
Uch yil oldin, 9xxnm chiplarining yorqinligi asosan 3W / mm * mrad @ 12W-100 mkm chiziq kengligi va 2W / mm * mrad @ 18W-200 mkm chiziq kengligi darajasida edi.Bunday chiplar asosida BWT 600 Vt va 1000 Vt 200 mkm NA0.22 tolaga ulangan chiqish-1 ga erishadi.
Hozirgi vaqtda 9xxnm chiplarining yorqinligi 3,75 Vt / mm * mrad @ 15 Vt-100 mikron chiziq kengligi va 3 Vt / mm * mrad @ 30 Vt-230 mikron chiziq kengligiga erishdi va elektro-optik samaradorlik asosan 60% atrofida saqlanadi.
Zich fazoviy joylashuv nazariyasiga ko'ra [6], u o'rtacha 78% tolali ulanish samaradorligi bo'yicha hisoblanadi (chipdan tolali ulanish chiqishiga lazer emissiyasi: bir to'lqinli uzunlikdagi fazoviy nurni birlashtirish va VBGsiz qutblanish nurini birlashtirish), va chip eng yuqori quvvatda ishlaydi deb taxmin qilinadi (BPP chipi turli oqimlarda farqlanadi), biz ma'lumotlar xaritasini quyidagicha tuzdik:
* Chip yorqinligi VS turli yadro diametrli tolali ulanishning chiqish quvvati
Yuqoridagi rasmdan ma'lum bo'lishi mumkinki, ma'lum bir tola (yadro diametri va NA sobit bo'lsa) ma'lum bir quvvat ulash chiqishiga erishganda, turli yorqinlikdagi chiplar uchun chiplar soni har xil bo'ladi va nasos manbai hajmi va og'irligi. ham har xil.Elyaf lazerining nasos talablari uchun, agar turli yorqinlikdagi yuqoridagi chiplardan tayyorlangan nasos manbai tanlangan bo'lsa, bir xil quvvatdagi tolali lazerning og'irligi va hajmi butunlay boshqacha bo'ladi va suv sovutish tizimining konfiguratsiyasi ham butunlay boshqacha.
Yuqori samaradorlik, kichik o'lcham va engil vazn kelajakdagi lazer yorug'lik manbalarini (diodli lazerlar, qattiq holatdagi lazerlar yoki tolali lazerlar bo'ladimi) rivojlanishining muqarrar tendentsiyalari bo'lib, yarimo'tkazgich chiplarining yorqinligi, samaradorligi va kuchi bunda hal qiluvchi rol o'ynaydi. .
Yengil, yuqori yorqinlik, yuqori quvvatli nasos manbai
Elyaf birlashtiruvchisiga moslashish uchun biz umumiy tolali spetsifikatsiyalarni tanladik: 135 mkm NA0.22 va 220 mkm NA0.22.Ikki nasos manbalarining optik dizayni zich fazoviy tartibga solish va polarizatsiya nurlarini birlashtirishni qabul qiladi.
Ularning orasida 420WLD 3.75W / mm * mrad @ 15W chip va 135mm NA0.22 tolasini qabul qiladi va 30-100% quvvat to'lqinini blokirovkalash talablariga javob beradigan VBG to'lqin uzunligi qulfiga ega va elektro-optik samaradorlik 41% ni tashkil qiladi. .LD korpusi alyuminiy qotishma materialidan va sendvich tuzilishidan qilingan [5].Yuqori va pastki chiplar suv sovutish kanalini birlashtiradi, bu esa makondan foydalanishni yaxshilaydi.Yorug'lik nuqtasining joylashishi, spektri va quvvat chiqishi (toladagi quvvat) rasmda ko'rsatilgan:
*420W@135mkm NA0,22 LD
Biz yuqori va past haroratli zarba va tebranish sinovlari uchun 6 ta LDni tanladik.Sinov ma'lumotlari quyidagicha:
* Yuqori va past haroratli ta'sir sinovi
* Vibratsiya sinovi
1000WLD 3W/mm*mrad@30W chip va 220mkm NA0.22 tolani qabul qiladi, bu mos ravishda 915nm va 976nm tolaga ulangan 1000W chiqishiga erishadi va elektro-optik samaradorlik >44% ni tashkil qiladi.LD korpusi ham alyuminiy qotishma materialidan qilingan.Yuqori quvvat-massa nisbatiga erishish uchun LD qobig'i strukturaviy mustahkamlikni ta'minlash sharti bilan soddalashtirilgan.LD sifati, nuqta joylashuvi va chiqish quvvati (toladagi quvvat) quyidagicha:
*1000W@220mkm NA0,22 LD
Nasos manbasining ishonchliligini oshirish uchun ulanish uchi tolasi kvarts so'nggi qopqoq termoyadroviy va qoplama yorug'lik filtrlash texnologiyasini qo'llaydi, bu esa nasos manbasidan tashqaridagi tolaning haroratini xona haroratiga yaqinlashtiradi.Yuqori va past haroratli zarba va tebranish sinovlari uchun oltita 976nmLD tanlangan.Sinov natijalari quyidagicha:
* Yuqori va past haroratli ta'sir sinovi
* Yuqori va past haroratli ta'sir sinovi
* Vibratsiya sinovi
Xulosa
Yuqori yorqinlik chiqishiga erishish elektro-optik samaradorlik hisobiga amalga oshiriladi, ya'ni eng yuqori chiqish quvvati va eng yuqori elektro-optik samaradorlikni bir vaqtning o'zida olish mumkin emas, bu chip yorqinligi va ulanishning normallashtirilgan chastotasi bilan belgilanadi. tola.Texnologiyani birlashtirgan ko'p bitta quvurli fazoviy nurda yorqinlik va samaradorlik har doim bir vaqtning o'zida erishib bo'lmaydigan maqsadlardir.Elektro-optik samaradorlik va quvvat balansi maxsus dasturga muvofiq aniqlanishi kerak.
Ma'lumotnomalar
[1] Mller Fridrix, Krmer Ria G., Matzdorf Kristian va boshqalar, "Yb qo'shilgan monolitik bir rejimli kuchaytirgich va osilatorni o'rnatishning ko'p kVt ishlashi tahlili", Fiber Lasers XVI: Texnologiya va tizimlar (2019).
[2] Gapontsev V, Fomin V, Ferin A va boshqalar, "Diffraction Limited Ultra-High-Power Fiber Lasers," Advanced Solid-state Photonics (2010).
[3] Haoxing Lin, Li Ni, Kun Peng va boshqalar, "Xitoyning mahalliy ishlab chiqarilgan YDF qo'shilgan tolali lazeri bitta toladan 20 kVt quvvatga ega bo'ldi", Xitoy Lazerlar jurnali, 48(09),(2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li va boshqalar, “Tandem Pumping uchun uy qurilishi 10 kVt iterbiy qoʻshilgan aluminofosfosilikat tolasi”, Xitoyning lazer jurnali, 47(3), (2020).
[5] Dan Xu, Zhijie Guo, Tujia Zhang va boshqalar, "600 Vt yuqori yorqinlikdagi diodli lazerli nasos manbai," Spie Laser, 1008603, (2017).
[6] Dan Xu, Zhijie Guo, Di Ma va boshqalar, "Yuqori yorug'lik KW-sinf to'g'ridan-to'g'ri diodli lazer," Yuqori quvvatli Diode Lazer Texnologiyasi XVI, Yuqori Quvvatli Diyot Lazer Texnologiyasi XVI, (2018).
2003-yilda tashkil etilgan BWT global lazer yechimlari xizmati provayderidir."Orzular yorug'likni yoritsin" missiyasi va "Ajoyib innovatsiyalar" qadriyatlari bilan kompaniya yaxshiroq lazer mahsulotlarini yaratishga va global mijozlar uchun diodli lazerlar, tolali lazerlar, o'ta tezkor lazer mahsulotlari va echimlarni taqdim etishga intiladi.Hozirgacha 10 milliondan ortiq BWT lazerlar dunyoning 70 dan ortiq mamlakatlari va mintaqalarida barqaror onlayn rejimda ishlamoqda.
Yuborilgan vaqt: 2022 yil 11-may