Предизвикателства, пред които са изправени високомощните непрекъснати оптични лазери, легирани с тулий

Предизвикателства, пред които са изправени високомощните лазери с непрекъснати легирани с тулий влакна През последните две десетилетия изходната мощност на лазерите с непрекъснати легирани с тулий влакна се е увеличила драстично. Изходната мощност на единичен оптичен осцилатор е надхвърлила 500 W; структурата MOPA от всички влакна е постигнала изходна мощност от киловати. Все още обаче има много проблеми, които ограничават по-нататъшните подобрения на мощността.

На първо място, когато мощността се увеличи, системата ще генерира голямо количество топлина, което ще повлияе сериозно на увеличаването на изходната мощност и стабилността на лазера и дори може да причини повреда на лазера. Следователно ефективното разсейване на топлината е от решаващо значение. Чрез използването на многостепенна структура на усилване разпределението на топлината в системата може да бъде ефективно разпръснато и натискът върху управлението на топлината да бъде намален. Използването на източник на помпа с дължина на вълната, близка до тази на лазера, може да намали квантовите загуби и да намали производството на топлина. В допълнение, някои нови оптични влакна с добри свойства за разсейване на топлината, като оптични влакна с метална обвивка, също предоставят нови идеи за управление на топлината.

Второ, колкото по-висока е изходната мощност на лазера, толкова по-очевиден ще бъде нелинейният ефект в оптичното влакно върху увеличаването на мощността. Някои нови фотонни кристални влакна с голям режим на поле имат по-високи нелинейни прагове, което може ефективно да намали въздействието на нелинейните ефекти.

В допълнение към влиянието на температурата и нелинейните ефекти, производителността на устройствата с оптични влакна от 2 μm също ограничава до известна степен подобряването на изходната мощност. Когато мощността надвиши максималната мощност на устройството с оптични влакна, устройството ще се повреди и високата мощност причинява Повишената температура влияе върху работата на устройствата с оптични влакна.

Следователно, разработването на високостабилни устройства с оптични влакна с висока мощност е важен начин за по-нататъшно увеличаване на изходната мощност на легирани с тулий влакнести лазери. В допълнение, ефективността на поглъщане на светлината на помпата от оптичното влакно и яркостта на източника на помпа също са важни фактори, влияещи върху увеличаването на мощността.

Най-общо казано, подобряването на изходната мощност на влакнестите лазери с тулий може да започне от аспектите на постигане на ефективен температурен контрол, разработване на високоефективни влакна с тулий, преодоляване на нелинейни ефекти, подобряване на производителността на оптичното устройство, оптимизиране на структурата на системата и подобряване на източника на помпа яркост.