Le sfide affrontate dai laser a fibra continua drogata con tulio ad alta potenza

Sfide affrontate dai laser a fibra continua drogata al tulio ad alta potenza. Negli ultimi due decenni, la potenza di uscita dei laser a fibra continua drogata al tulio è aumentata notevolmente. La potenza di uscita di un singolo oscillatore interamente in fibra ha superato i 500 W; la struttura MOPA interamente in fibra ha raggiunto una potenza di uscita di kilowatt. Tuttavia, ci sono ancora molti problemi che limitano ulteriori miglioramenti in termini di potenza.

Innanzitutto, quando la potenza aumenta, il sistema genererà una grande quantità di calore, che influenzerà gravemente l'aumento della potenza di uscita e la stabilità del laser e potrebbe persino causare danni al laser. Pertanto, un’efficace dissipazione del calore è fondamentale. Utilizzando una struttura di amplificazione multistadio, la distribuzione del calore del sistema può essere dispersa in modo efficace e la pressione sulla gestione termica viene ridotta. L’utilizzo di una sorgente a pompa con una lunghezza d’onda vicina a quella del laser può ridurre le perdite quantiche e ridurre la produzione di calore. Inoltre, alcune nuove fibre ottiche con buone proprietà di dissipazione del calore, come le fibre ottiche rivestite in metallo, forniscono anche nuove idee per la gestione termica.

In secondo luogo, maggiore è la potenza di uscita del laser, più evidente sarà l'effetto non lineare nella fibra ottica sull'aumento di potenza. Alcune nuove fibre di cristalli fotonici a campo largo hanno soglie non lineari più elevate, che possono ridurre efficacemente l'impatto degli effetti non lineari.

Oltre all’influenza della temperatura e degli effetti non lineari, le prestazioni dei dispositivi in ​​fibra ottica da 2 μm limitano in una certa misura anche il miglioramento della potenza di uscita. Quando la potenza supera la potenza massima del dispositivo in fibra ottica, il dispositivo verrà danneggiato e l'elevata potenza causerà un aumento della temperatura che influisce sulle prestazioni dei dispositivi in ​​fibra ottica.

Pertanto, lo sviluppo di dispositivi in ​​fibra ottica ad alta stabilità e resistenza ad alta potenza è un modo importante per aumentare ulteriormente la potenza di uscita dei laser a fibra drogata con tulio. Inoltre, anche l'efficienza di assorbimento della luce della pompa da parte della fibra di guadagno e la luminosità della sorgente della pompa sono fattori importanti che influenzano l'aumento di potenza.

In generale, il miglioramento della potenza di uscita dei laser a fibra drogata al tulio può iniziare dagli aspetti relativi al raggiungimento di un controllo efficace della temperatura, allo sviluppo di fibre drogate al tulio ad alta efficienza, al superamento degli effetti non lineari, al miglioramento delle prestazioni del dispositivo in fibra, all'ottimizzazione della struttura del sistema e al miglioramento della sorgente della pompa. luminosità.