उच्च-शक्ति फाइबर लेजर की प्रणाली संरचना

उच्च-शक्ति फाइबर लेजर की प्रणाली संरचना
1. प्रणाली संरचना
उच्च-शक्ति फाइबर लेजर में चार भाग होते हैं: पंप स्रोत, पंप कंबाइनर, गेन फाइबर और लेजर आउटपुट हेड।
1.1 पंप स्रोत: एक लेजर डाई की आउटपुट शक्ति केवल 10W~50W होती है, और मांग के अनुसार 6~50 डाइज़ को एकीकृत और पैकेज किया जाता है; यदि चिप्स की संख्या अधिक हो, तो शक्ति बढ़ाने के लिए स्थानिक बीम संयोजन और ध्रुवीकरण बीम संयोजन को संयोजित किया जाता है। एक पंप स्रोत की शक्ति दसियों से लेकर सैकड़ों वाट तक होती है, और किलोवाट स्तर का आउटपुट प्राप्त करने के लिए, 10 से अधिक पंप स्रोतों को श्रृंखला में जोड़ना आवश्यक होता है (जैसे कि रुइके लेजर जो 11 पंप स्रोतों के संयोजन का उपयोग करता है)।
1.2 पंप कंबाइनर: फाइबर फ्यूजन स्प्लिसिंग तकनीक के माध्यम से निर्मित, कई पंप मॉड्यूल को एक ही फाइबर में ऑप्टिकली रूप से जोड़ा जाता है।
1.3 गेन फाइबर: जिसकी लंबाई अक्सर 30 मीटर से अधिक होती है, इसे कुंडलित करके ऊष्मा अपव्यय प्लेट पर स्थिर किया जाता है, जिसमें अक्सर यटरबियम डोप्ड डबल क्लैडिंग संरचना का उपयोग किया जाता है: कोर का व्यास 10-20 μm होता है, यह सिंगल मोड/कुछ मोड वेवगाइड होता है, जिसमें यटरबियम आयनों की डोपिंग की जाती है; आंतरिक क्लैडिंग का व्यास 400 μm तक पहुंचता है और इसका उपयोग मल्टी-मोड पंप प्रकाश के संचरण के लिए किया जाता है।
1.4 लेजर आउटपुट हेड: अंतिम लेजर आउटपुट के लिए जिम्मेदार है और इसे एक मानक इंटरफ़ेस के माध्यम से प्रसंस्करण उपकरण से जोड़ा जा सकता है।
2. मूल कार्य सिद्धांत
2.1 प्रकाशीय प्रवर्धन के लिए अनुनादक: यह दो फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग (FBG) से बना होता है: एक उच्च परावर्तन ग्रेटिंग (परावर्तकता >99%) लक्षित तरंगदैर्ध्य (जैसे 1080nm) के प्रकाश को गेन फाइबर में वापस परावर्तित करती है; आउटपुट युग्मित ग्रेटिंग (परावर्तकता 10%~50%) दोलन को बनाए रखने के लिए आंशिक रूप से परावर्तित करती है और आउटपुट बनाने के लिए आंशिक रूप से संचारित करती है। पंप प्रकाश यटरबियम आयनों को उत्तेजित करके स्वतः उत्सर्जन उत्पन्न करता है, और तरंगदैर्ध्य आवश्यकताओं को पूरा करने वाले फोटॉन ग्रेटिंग के बीच बार-बार प्रवर्धित होते हैं, अंततः स्थिर लेजर आउटपुट बनाते हैं।
2.2 मोड चयन बीम की गुणवत्ता सुनिश्चित करता है: एक ओर, छोटे व्यास वाली कोर परत की वेवगाइड सीमा के कारण, केवल मूलभूत मोड का कम हानि वाला संचरण ही संभव है; दूसरी ओर, मूलभूत मोड और गेन माध्यम (यटरबियम आयन) के बीच उच्च ओवरलैप का उपयोग करके, साथ ही उच्च-क्रम मोड की उच्च हानि विशेषताओं का लाभ उठाकर, और उच्च-क्रम मोड को और फ़िल्टर करने के लिए फाइबर बेंडिंग डिज़ाइन का उपयोग करके, अंततः M² का मान 1 के करीब पहुँचते हुए उच्च-गुणवत्ता वाला मूलभूत मोड आउटपुट प्राप्त किया जाता है।