उच्च शक्ति फाइबर लेज़रों का तकनीकी विकास

उच्च शक्ति फाइबर लेज़रों का तकनीकी विकास

का अनुकूलनफाइबर लेजरसंरचना

1, अंतरिक्ष प्रकाश पंप संरचना

प्रारंभिक फाइबर लेज़रों में ज्यादातर ऑप्टिकल पंप आउटपुट का उपयोग किया जाता था,लेज़रआउटपुट, इसकी आउटपुट पावर कम है, कम समय में फाइबर लेज़रों की आउटपुट पावर को तेज़ी से बढ़ाना ज़्यादा मुश्किल है। 1999 में, फाइबर लेज़र अनुसंधान और विकास क्षेत्र की आउटपुट पावर पहली बार 10,000 वाट के पार पहुँच गई। फाइबर लेज़र की संरचना मुख्य रूप से ऑप्टिकल द्विदिश पंपिंग का उपयोग करती है, जिससे एक अनुनादक बनता है। शोध के अनुसार, फाइबर लेज़र की ढलान दक्षता 58.3% तक पहुँच गई।
हालांकि, हालांकि फाइबर लेजर विकसित करने के लिए फाइबर पंप प्रकाश और लेजर युग्मन प्रौद्योगिकी का उपयोग प्रभावी रूप से फाइबर लेजर की उत्पादन शक्ति में सुधार कर सकता है, लेकिन साथ ही जटिलता भी है, जो ऑप्टिकल पथ बनाने के लिए ऑप्टिकल लेंस के लिए अनुकूल नहीं है, एक बार लेजर को ऑप्टिकल पथ बनाने की प्रक्रिया में स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, फिर ऑप्टिकल पथ को भी फिर से समायोजित करने की आवश्यकता होती है, जो ऑप्टिकल पंप संरचना फाइबर लेजर के व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करता है।

2, प्रत्यक्ष दोलक संरचना और MOPA संरचना

फाइबर लेज़रों के विकास के साथ, क्लैडिंग पावर स्ट्रिपर्स ने धीरे-धीरे लेंस घटकों को बदल दिया है, जिससे फाइबर लेज़रों के विकास के चरणों को सरल बनाया गया है और अप्रत्यक्ष रूप से फाइबर लेज़रों की रखरखाव दक्षता में सुधार हुआ है। यह विकास प्रवृत्ति फाइबर लेज़रों की क्रमिक व्यावहारिकता का प्रतीक है। प्रत्यक्ष दोलक संरचना और MOPA संरचना बाजार में फाइबर लेज़रों की दो सबसे आम संरचनाएँ हैं। प्रत्यक्ष दोलक संरचना यह है कि झंझरी दोलन की प्रक्रिया में तरंग दैर्ध्य का चयन करती है, और फिर चयनित तरंग दैर्ध्य को आउटपुट करती है, जबकि MOPA झंझरी द्वारा चयनित तरंग दैर्ध्य को बीज प्रकाश के रूप में उपयोग करता है, और बीज प्रकाश को प्रथम-स्तरीय एम्पलीफायर की क्रिया के तहत प्रवर्धित किया जाता है, इसलिए फाइबर लेज़र की आउटपुट शक्ति भी एक निश्चित सीमा तक बेहतर होगी। लंबे समय से, MPOA संरचना वाले फाइबर लेज़रों का उपयोग उच्च-शक्ति फाइबर लेज़रों के लिए पसंदीदा संरचना के रूप में किया जाता रहा है। हालांकि, बाद के अध्ययनों में पाया गया है कि इस संरचना में उच्च शक्ति उत्पादन फाइबर लेजर के अंदर स्थानिक वितरण की अस्थिरता को जन्म देना आसान है, और आउटपुट लेजर चमक एक निश्चित सीमा तक प्रभावित होगी, जिसका उच्च शक्ति उत्पादन प्रभाव पर भी सीधा प्रभाव पड़ता है।

पम्पिंग प्रौद्योगिकी के विकास के साथ

प्रारंभिक यटरबियम-डोप्ड फाइबर लेज़र की पंपिंग तरंगदैर्ध्य आमतौर पर 915nm या 975nm होती है, लेकिन ये दोनों पंपिंग तरंगदैर्ध्य यटरबियम आयनों के अवशोषण शिखर होते हैं, इसलिए इसे प्रत्यक्ष पंपिंग कहा जाता है। क्वांटम हानि के कारण प्रत्यक्ष पंपिंग का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया है। इन-बैंड पंपिंग तकनीक, प्रत्यक्ष पंपिंग तकनीक का एक विस्तार है, जिसमें पंपिंग तरंगदैर्ध्य और संचारण तरंगदैर्ध्य के बीच तरंगदैर्ध्य समान होती है, और इन-बैंड पंपिंग की क्वांटम हानि दर प्रत्यक्ष पंपिंग की तुलना में कम होती है।

उच्च शक्ति फाइबर लेजरप्रौद्योगिकी विकास की अड़चन

यद्यपि सैन्य, चिकित्सा और अन्य उद्योगों में फाइबर लेज़रों का अनुप्रयोग मूल्य बहुत अधिक है, चीन ने लगभग 30 वर्षों के तकनीकी अनुसंधान और विकास के माध्यम से फाइबर लेज़रों के व्यापक अनुप्रयोग को बढ़ावा दिया है, लेकिन यदि आप उच्च शक्ति आउटपुट के लिए फाइबर लेज़र बनाना चाहते हैं, तो मौजूदा तकनीक में अभी भी कई अड़चनें हैं। उदाहरण के लिए, क्या फाइबर लेज़र की आउटपुट पावर सिंगल-फाइबर सिंगल-मोड 36.6KW तक पहुँच सकती है; फाइबर लेज़र आउटपुट पावर पर पंपिंग पावर का प्रभाव; फाइबर लेज़र की आउटपुट पावर पर थर्मल लेंस प्रभाव का प्रभाव।

इसके अलावा, फाइबर लेज़र की उच्च शक्ति उत्पादन तकनीक के अनुसंधान में अनुप्रस्थ मोड की स्थिरता और फोटॉन डार्कनिंग प्रभाव पर भी विचार किया जाना चाहिए। अनुसंधान से यह स्पष्ट है कि अनुप्रस्थ मोड अस्थिरता का प्रभाव कारक फाइबर का गर्म होना है, और फोटॉन डार्कनिंग प्रभाव मुख्य रूप से इस बात को संदर्भित करता है कि जब फाइबर लेज़र लगातार सैकड़ों वाट या कई किलोवाट बिजली का उत्पादन करता है, तो उत्पादन शक्ति में तेज़ी से गिरावट आएगी, और फाइबर लेज़र के निरंतर उच्च शक्ति उत्पादन पर एक निश्चित सीमा होती है।

यद्यपि फोटॉन डार्कनिंग प्रभाव के विशिष्ट कारणों को वर्तमान में स्पष्ट रूप से परिभाषित नहीं किया गया है, अधिकांश लोगों का मानना ​​है कि ऑक्सीजन दोष केंद्र और आवेश स्थानांतरण अवशोषण, फोटॉन डार्कनिंग प्रभाव का कारण बन सकते हैं। इन दो कारकों के आधार पर, फोटॉन डार्कनिंग प्रभाव को रोकने के लिए निम्नलिखित तरीके प्रस्तावित हैं। जैसे कि एल्युमीनियम, फॉस्फोरस आदि, ताकि आवेश स्थानांतरण अवशोषण से बचा जा सके, और फिर अनुकूलित सक्रिय फाइबर का परीक्षण और अनुप्रयोग किया जा सके। विशिष्ट मानक 3 किलोवाट बिजली उत्पादन को कई घंटों तक बनाए रखना और 1 किलोवाट बिजली उत्पादन को 100 घंटों तक स्थिर बनाए रखना है।