SPIE tərəfindən

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriCladding light stripper (CLS) texnologiyası thulium fiber lazerlərin miqyasını uzun müddətdir mövcud olan 1 kVt güc limitindən kənara çıxarmaqda böyük problemi həll edir. Öz-özünə uyğunlaşan yeni CLS dizaynı, maksimum temperaturu əhəmiyyətli dərəcədə artırmadan, giriş gücü artdıqca (termal təsvirdə yuxarıdan aşağıya) istiliyi CLS boyunca paylayır. Lif boyunca istilik yaymaqla dizayn zədələnmənin qarşısını alır və rekord performansa imkan verir: 2 µm-də 20 Vt-dan çox soyulmuş siqnal işığı və 793 nm-də 675 Vt. Kredit: T. Lühder, Fraunhofer IOF

2 mikrometr dalğa uzunluğunda işləyən thulium fiber lazerlər tibb, materialların emalı və müdafiə sahələrində tətbiqlər üçün qiymətləndirilir. Onların daha uzun dalğa uzunluğu 1 mikrometrdə daha çox yayılmış iterbium lazerləri ilə müqayisədə başıboş işığı daha az zədələyir.

Bununla belə, bu üstünlüyə baxmayaraq, thulium lazerləri on ildən artıqdır ki, qeyri-xətti təsirlər və istilik yığılması ilə məhdudlaşan təxminən 1 kilovatlıq çıxış gücündə qalıb. Bu maneəni aşmaq üçün perspektivli yollardan biri 793 nm-də diod nasosundan 1,9 µm-də lazer nasosuna keçid – zolaqdaxili nasosdur. Bu yanaşma səmərəliliyi artırır və istiliyi azaldır, lakin o, lif komponentləri, xüsusən də üzlük işığı sökücü (CLS) üçün yeni problemlər yaradır.

Ənənəvi CLS dizaynları ilə çətinliklər

CLS cihazları lifin xarici örtüyündə hərəkət edən arzuolunmaz işığı aradan qaldırır, əks halda şüa keyfiyyətini pisləşdirir və komponentlərə zərər verə bilər. Daxildə pompalanan thulium lazerləri üçün CLS uzun dalğa uzunluqlarında yüksək gücləri idarə etməlidir. Ənənəvi polimer əsaslı CLS dizaynları burada uğursuz olur: Əksər polimerlər 2 µm-də güclü şəkildə udulur, bu da yalnız bir neçə vatt gücündə intensiv lokallaşdırılmış istilik və sürətli tükənməyə səbəb olur.

İşlənmiş və ya lazerlə işlənmiş liflər kimi alternativlər daha yüksək güclərə tab gətirə bilər, lakin aşağı bucaqlı işığı aradan qaldırmaq üçün mübarizə aparır – nasos lazerləri üçün kritik məsələ. Çox materiallı CLS dizaynları mövcuddur, istilik yaymaq üçün lif boyunca artan sındırma indeksi ilə təbəqələri uyğunlaşdırır, lakin onları həyata keçirmək mürəkkəb və çətindir.

Öz-özünə uyğunlaşan tək materiallı CLS

Advanced Photonics Nexus -da bildirildiyi kimi , Almaniyadakı Fraunhofer IOF-da tədqiqatçılar daha sadə bir həll yolu inkişaf etdirdilər: özünə uyğunlaşan davranışı olan tək materiallı CLS.

Materialın sınma əmsalı şüşədən bir qədər yuxarıda başlayır və güclü mənfi termo-optik əmsalı sayəsində temperatur yüksəldikcə azalır. Aşağı gücdə CLS işığı səmərəli şəkildə kəsir. Güc artdıqca, qızdırılan hissələr daha az təsirli olur, qalan işığı daha soyuq bölgələrə keçir. Bu, istiliyi başlanğıcda cəmləşdirmək əvəzinə lif uzunluğu boyunca yayaraq, fəlakətli həddindən artıq istiləşmənin qarşısını alır.

Baş müəllif Dr. Tilman Lühder deyir: “Bu, orta güclərdə sürətli laboratoriya təcrübələri üçün oyun dəyişdiricidir”.

Eksperimental nəticələr və gələcək tətbiqlər

Simulyasiyalar və təcrübələrlə dəstəklənən komanda, bütün müvafiq tulium dalğa uzunluqları üçün 125 µm və 400 µm diametrli liflər üzərində konsepsiyanı nümayiş etdirdi. Nəticələr 2 µm-də 20 Vt-dan çox və 793 nm-də 675 Vt-a qədər soyulmuş siqnal işığını göstərir və tək materiallı CLS dizaynları üçün yeni rekord müəyyənləşdirir. Lifin əyilməsi performansı daha da artırır, 40 dB-dən yuxarı soyma effektivliyinə nail olur. Tulium lazerləri üçün nəzərdə tutulsa da, yanaşma uyğunlaşdırıla bilər: sındırma indeksini tənzimləməklə o, digər sistemlərə, o cümlədən erbium (1,5 µm) və iterbium (1 µm) lazerlərə xidmət edə bilər.

Bu texnologiya thulium lifli lazerlər üçün uzun müddətdir mövcud olan güc tavanını, xüsusən də inband-nasoslu arxitekturalarda aradan qaldırmağa kömək edə bilər. Fraunhofer komandasının dizaynı çətin dalğa uzunluqlarında möhkəm, yüksək effektiv soymağı təmin etməklə, gələcək nəsil fiber lazer sistemlərinə doğru praktik, genişlənə bilən bir yol təklif edir.

Daha çox məlumat: Tilman Lühder və digərləri, yüksək güclü tulium lifli lazerlər üçün indeksə uyğunlaşdıran üzlük işıq soyucusu, Advanced Photonics Nexus (2025). DOI: 10.1117/1.apn.4.6.066005

SPIE tərəfindən təmin edilmişdir