थ्युलियम डोपड फायबर लेसर पॉवर

अलिकडच्या वर्षांत, थ्युलिअम-डोपड फायबर लेसर त्यांच्या फायद्यांमुळे जसे की कॉम्पॅक्ट संरचना, चांगली बीम गुणवत्ता आणि उच्च क्वांटम कार्यक्षमता यामुळे अधिकाधिक लक्ष वेधून घेत आहेत. त्यापैकी, उच्च-शक्ती सतत थुलिअम-डोपड फायबर लेसरमध्ये वैद्यकीय सेवा, लष्करी सुरक्षा, अंतराळ संप्रेषण, वायू प्रदूषण शोधणे आणि सामग्री प्रक्रिया यासारख्या अनेक क्षेत्रात महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग आहेत. गेल्या सुमारे 20 वर्षांमध्ये, उच्च-शक्तीचे सतत थुलिअम-डोपड फायबर लेसर वेगाने विकसित झाले आहेत आणि सध्याची कमाल उत्पादन शक्ती किलोवॅटच्या पातळीवर पोहोचली आहे. पुढे, थ्युलियम-डोपड फायबर लेसरच्या उर्जा सुधारणेचा मार्ग आणि विकास ट्रेंड ऑसिलेटर आणि ॲम्प्लीफिकेशन सिस्टमच्या पैलूंमधून पाहू या.

सुरुवातीच्या थ्युलियम-डोपड फायबर लेसरच्या पंप स्त्रोतामध्ये साधारणपणे कमी-शक्तीचे 1064 nm YAG लेसर किंवा 790 nm डाई लेसर वापरले जाते. पंप स्त्रोताची कमी उर्जा आणि त्यावेळेस बॅकवर्ड डोपड फायबर तयार करण्याच्या प्रक्रियेच्या मर्यादांमुळे, थ्युलियम-डोपड फायबर लेसरची आउटपुट पॉवर फक्त वॅट स्तरावर होती. डबल-क्लॅडिंग पंप तंत्रज्ञानाचा परिचय आणि उच्च-शक्ती सेमीकंडक्टर लेसर तंत्रज्ञानाची वाढती परिपक्वता, थ्यूलियम-डोपड फायबर लेसरची उत्पादन शक्ती देखील सतत वाढत आहे.

1998 मध्ये, जॅक्सन आणि इतर. यूकेमधील मँचेस्टर विद्यापीठातून पंप स्त्रोत म्हणून 790 nm सेमीकंडक्टर लेसरचा वापर केला आणि 2007 मध्ये 5.4 W च्या कमाल आउटपुट पॉवरसह अवकाशीय संरचित सतत ट्यून करण्यायोग्य थ्युलियम-डोपड फायबर लेसर तयार करण्यासाठी क्लॅडिंग पंपिंग तंत्रज्ञानाचा वापर केला. डोपेड जर्मनेट फायबर लेसर विकसित केले गेले. प्रायोगिक उपकरण आकृती 1 मध्ये दर्शविले आहे. सिंगल-एंड पंपिंग मोड अंतर्गत, 1900 nm वर 64 W चे सतत लेसर आउटपुट प्राप्त झाले. उच्च आउटपुट पॉवर प्राप्त करण्यासाठी, संशोधकांनी डबल-एंड पंपिंग वापरले आणि 40 सेमी लांबीचा गेन फायबर वापरला आणि शेवटी 104 डब्ल्यूचे 1900 एनएम सतत लेसर आउटपुट प्राप्त केले.

2009 मध्ये, हार्बिन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीने सर्व-फायबर रेखीय पोकळीच्या संरचनेसह थ्युलियम-डोपड फायबर लेसर विकसित केले. यात परावर्तित फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग आणि थ्युलियम-डोपड फायबर एंड फेसद्वारे रेझोनंट पोकळी तयार करण्यासाठी तयार केलेले फ्रेस्नेल परावर्तन असते. ते 793 nm LD ने पंप केले जाते. शेवटी, 39.4 W ची आउटपुट पॉवर प्राप्त झाली. या व्यतिरिक्त, त्यांनी FBG आणि dichroic मिरर यांचा अनुक्रमे उच्च-प्रतिबिंब जोडणारे म्हणून वापर केल्यावर मिळालेल्या आउटपुट पॉवर आणि वर्णक्रमीय वैशिष्ट्यांची तुलना केली आणि सर्व-फायबर संरचनेची उतार कार्यक्षमता कमी आणि थ्रेशोल्ड पॉवर जास्त असल्याचे आढळले. अवकाशीय संरचनेच्या तुलनेत, ऑल-फायबर रचना सुरुवातीला ऑप्टिकल फायबर उपकरणाची कार्यक्षमता आणि स्प्लिसिंगच्या गुणवत्तेद्वारे मर्यादित होती आणि त्याचे फायदे स्पष्ट नव्हते. ऑप्टिकल फायबर उपकरण तयार करण्याचे तंत्रज्ञान आणि स्प्लिसिंग लेव्हलमध्ये सतत सुधारणा केल्यामुळे, ऑल-फायबर स्ट्रक्चर्सने हळूहळू मोठे फायदे दर्शविले आहेत.

त्याच वर्षी, अवकाशीय संरचनेवर आधारित उच्च-शक्तीच्या थ्युलियम-डोपड फायबर लेसरने 25 μm कोर व्यासासह आणि 0.08 च्या अंकीय छिद्र (NA) सह थ्युलियम-डोपड फायबर पंप करण्यासाठी 793 nm LD चा वापर केला आणि साध्य केले. 300 W चे सिंगल-मोड लेसर आउटपुट. नंतर, सारख्याच संरचनेसह, 40 μm च्या कोर व्यासासह आणि 0.2 चे संख्यात्मक छिद्र असलेले मोठे-मोड फील्ड फायबर 885 चे 2040 nm मल्टी-मोड लेसर आउटपुट मिळविण्यासाठी वापरले गेले. डब्ल्यू, जे एका थ्युलियम-डोपड फायबर ऑसिलेटरद्वारे मिळवलेली कमाल आउटपुट पॉवर आहे.

2014 मध्ये, सिंघुआ युनिव्हर्सिटीने सर्व-फायबर रेखीय पोकळीच्या संरचनेसह उच्च-शक्ती थुलिअम-डोपड फायबर लेसर नोंदवले, ज्यामध्ये फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग आणि 3 मीटर-लांब गेन फायबर आहे. 70 W च्या कमाल आउटपुट पॉवरसह सात 790 nm LDs पंप स्त्रोत म्हणून वापरले गेले. शेवटी, 227 W ची आउटपुट पॉवर प्राप्त झाली. त्याच वर्षी, नॅशनल युनिव्हर्सिटी ऑफ डिफेन्स टेक्नॉलॉजीने दोन उच्च-शक्तीचे 1173 nm रमन फायबर लेसर (RFL) पंप स्त्रोत म्हणून वापरले आणि एक उच्च-कार्यक्षमता अरुंद लाइनविड्थ थुलिअम-डोपड फायबर लेसर सर्व-फायबर सरळ पोकळीच्या संरचनेसह तयार केले, आणि शेवटी 96 W. पॉवरचे आउटपुट गाठले. 1200 nm जवळ पंप तरंगलांबी आणि शेकडो वॅट्सच्या क्रमाने आउटपुट पॉवर असलेले हे पहिले नोंदवलेले थ्युलियम-डोपड फायबर लेसर होते. थ्युलियम-डोपड फायबर लेसरची आउटपुट पॉवर वाढवण्यासाठी हे एक अतिशय आशादायक पंपिंग सोल्यूशन देखील प्रदान करते.

2015 मध्ये, Huazhong युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीने सर्व-फायबर रेखीय पोकळीच्या संरचनेसह थ्युलियम-डोपड फायबर लेसर तयार करण्यासाठी स्वयं-निर्मित थ्युलियम-डोपड डबल-क्लॅड सिलिका फायबरचा वापर केला. याने पंपिंगसाठी तीन उच्च-शक्ती 793 nm LDs वापरले आणि 121 W ची आउटपुट पॉवर प्राप्त केली. 1915 nm च्या तरंगलांबीवर शेकडो वॅट्सची आउटपुट पॉवर मिळविण्यासाठी घरगुती थ्युलियम-डोपड ऑप्टिकल फायबर वापरण्याची ही पहिलीच वेळ आहे. या व्यतिरिक्त, प्रयोगांमध्ये असे आढळून आले की गेन फायबरचा आतील क्लॅडिंग व्यास वाढवण्याने अधिक चांगले उष्णता नष्ट होऊ शकते, जे थ्युलियम-डोपड फायबर लेसरच्या थर्मल व्यवस्थापन आणि उर्जा सुधारण्यासाठी कल्पना देखील प्रदान करते.