БВТ је предложио теорију густог просторног уређења (ДСБЦ) и потврдио исправност ДСБЦ кроз експеримент са извором пумпе на нивоу киловата.Тренутно је снага једне цеви повећана на 15В-30В@БПП≈5-12мм*мрад, а електрооптичка ефикасност је >60%, што омогућава извору пумпе велике снаге заједно са излазним влакнима да одржава висок излаз светлине уз смањење запремине, Могуће је смањити тежину и побољшати ефикасност електро-оптичке конверзије.
Користећи тренутни чип, БВТ је респективно реализовао извор пумпе са пречником језгра од 135 μм НА0.22 влакно-спрегнутим излазом 420 В са закључаном таласном дужином на 976 нм, квалитет ≈ 500 г;и пречник језгра од 220 μм НА0.22 влакно спрегнуто излаз 1000В појединачна таласна дужина 976нм (или 915нм), квалитет ≈ 400г извор пумпе.
У будућности, са побољшањем сјаја полупроводничког чипа и електро-оптичке ефикасности, лагани и јаки пумпни извори ће играти незаменљиву улогу у производњи оптичких ласерских извора светлости велике снаге мале запремине и активно ће промовисати развој индустријске примене.
Увод
Фибер ласери су брзо расли због свог одличног квалитета зрака и флексибилних могућности проширења снаге (комбинери влакана).Последњих година, једномодни ласери са једним влакном су ограничени ТМИ (трансверзална нестабилност мода) и СРС ефектима, а снага полупроводничких ласерских осцилатора са директним пумпањем ограничена је на 5кВ
[1].Ласерско појачало је такође заустављено на 10кВ
[2].Иако се излазна снага може повећати одговарајућим повећањем пречника језгра, квалитет излазног снопа такође опада -1.Ипак, потражња за побољшањем осветљености извора полупроводничких пумпи је и даље хитна.
Захтеви за квалитет снопа у апликацијама индустријске обраде нису нужно једномодни.Да би се повећала снага једног влакна, дозвољено је неколико режима нижег реда.До сада, неколико модалних једновлакних и комбинованих вишемодних ласерских извора светлости заснованих на 976нм пумпању више од 5кВ Са серијским применама (углавном сечење и заваривање металних материјала), производња одговарајућих извора пумпе велике снаге је такође скалиран у групи.
Мањи, лакши и стабилнији
Однос између полупроводничког чипа БПП и осветљености извора пумпе
Пре три године, осветљеност 9ккнм чипова је углавном била на нивоу од 3В/мм*мрад@12В-100μм ширине траке и 2В/мм*мрад@18В-200μм ширине траке.Засновано на таквим чиповима, БВТ постиже 600В и 1000В 200μм НА0.22 излаз-1.
Тренутно је осветљеност 9ккнм чипова достигла 3,75В/мм*мрад@15В-100μм ширине траке и 3В/мм*мрад@30В-230μм ширине траке, а електро-оптичка ефикасност се у основи одржава на око 60%.
Према теорији густог просторног распореда [6], израчунава се према просечној ефикасности спајања влакана од 78% (емисија ласера од чипа до излаза спреге влакана: комбиновање једноталасне дужине просторног снопа и комбиновање поларизационог снопа без ВБГ), а претпоставља се да чип ради на највећој снази (БПП чипа је различит на различитим струјама), саставили смо мапу података на следећи начин:
* Осветљеност чипа у односу на излазну снагу спојнице влакана различитог пречника језгра
Из горње слике се може наћи да када одређено влакно (пречник језгра и НА је фиксиран) постигне специфичну излазну снагу спреге, за чипове различите осветљености, број чипова је другачији, а запремина и тежина извора пумпе такође су различити.За потребе пумпања ласера са влакнима, ако је изабран извор пумпе направљен од горе наведених чипова различите осветљености, тежина и запремина ласера са влакнима исте снаге су потпуно различити, а конфигурација система воденог хлађења је такође сасвим другачије.
Висока ефикасност, мала величина и мала тежина су неизбежни трендови у развоју будућих ласерских извора светлости (било диодних ласера, полупроводничких ласера или фибер ласера), а светлост, ефикасност и снага полупроводничких чипова играју одлучујућу улогу у томе. .
Лаган, велика осветљеност, извор пумпе велике снаге
Да бисмо се прилагодили комбинатору влакана, одабрали смо уобичајене спецификације влакана: 135μм НА0.22 и 220μм НА0.22.Оптички дизајн два извора пумпе усваја густ просторни распоред и комбиновање поларизационог зрака.
Међу њима, 420ВЛД усваја 3.75В/мм*мрад@15В чип и 135μм НА0.22 влакно, и има ВБГ закључавање таласне дужине, што испуњава захтеве 30-100% закључавања таласа снаге, а електро-оптичка ефикасност је 41% .Тело ЛД је направљено од материјала легуре алуминијума и сендвич структуре [5].Горњи и доњи чипови деле канал за хлађење водом, што побољшава искоришћеност простора.Распоред светлосне тачке, спектар и излазна снага (снага у влакну) су приказани на слици:
*420В@135μм НА0,22 ЛД
Одабрали смо 6 ЛД за високе и ниске температуре ударне и вибрацијске тестове.Подаци теста су следећи:
*Ударни тест на високим и ниским температурама
*Тест вибрација
1000ВЛД усваја 3В/мм*мрад@30В чип и 220μм НА0.22 влакно, које постиже 915нм и 976нм влакно спрегнуте излазне снаге од 1000В, а електрооптичка ефикасност је >44%.ЛД тело је такође направљено од материјала од легуре алуминијума.Да би се постигао већи однос снаге и масе, ЛД шкољка је поједностављена под условом да се обезбеди чврстоћа конструкције.Квалитет ЛД, распоред тачке и излазна снага (снага у влакну) су следећи:
*1000В@220μм НА0,22 ЛД
Да би се побољшала поузданост извора пумпе, влакно на крају спојнице усваја технологију фузије кварцног краја и филтрације светлости облоге, што чини температуру влакна изван извора пумпе близу собне температуре.Шест 976нмЛД је одабрано за тестове на ударе и вибрације на високим и ниским температурама.Резултати теста су следећи:
*Ударни тест на високим и ниским температурама
*Ударни тест на високим и ниским температурама
*Тест вибрација
Закључак
Постизање високог излазног осветљења долази на рачун електрооптичке ефикасности, односно, највећа излазна снага и највећа електрооптичка ефикасност се не могу постићи истовремено, што је одређено светлином чипа и нормализованом фреквенцијом спреге. влакно.У технологији комбиновања просторног снопа са више од једне цеви, осветљеност и ефикасност су увек циљеви који се не могу постићи у исто време.Баланс електро-оптичке ефикасности и снаге треба одредити према специфичној примени.
Референце
[1] Мллер Фриедрицх, Крмер Риа Г., Матздорф Цхристиан, ет ал, „Мулти-кВ анализа перформанси монолитног једномодног појачала и осцилатора допираног Иб“, Фибер Ласерс КСВИ: Технологија и системи (2019).
[2] Гапонтсев В, Фомин В, Ферин А, ет ал, “Дифрацтион Лимитед Ултра-Хигх-Повер Фибер Ласерс,” Адванцед Солид-стате Пхотоницс (2010).
[3] Хаокинг Лин, Ли Ни, Кун Пенг, ет ал, „Кинески ИДФ допирани ласер са влакнима у земљи постигао је излаз од 20 кВ из једног влакна“, Кинески часопис за ласере, 48(09), (2021).
[4] Цонг Гао, Јиангиун Даи, Фенгиун Ли, ет ал, „Домаће 10-кВ итербијум-допирано алуминофосфосиликатно влакно за тандемско пумпање“, Кинески часопис за ласере, 47(3), (2020).
[5] Дан Ксу, Зхијие Гуо, Тујиа Зханг, ет ал, "600 В ласерски пумпни извор диоде високе свјетлости", Спие Ласер, 1008603, (2017).
[6] Дан Ксу, Зхијие Гуо, Ди Ма, ет ал, „Директни диодни ласер високе јачине КВ класе“, Диодна ласерска технологија велике снаге КСВИ, Технологија диодног ласера велике снаге КСВИ, (2018).
Основан 2003. године, БВТ је глобални добављач услуга ласерских решења.Са мисијом „Нека сан покреће светлост“ и вредностима „Изванредне иновације“, компанија је посвећена стварању бољих ласерских производа и обезбеђивању диодних ласера, фибер ласера, ултра брзих ласерских производа и решења за глобалне купце.До сада, више од 10 милиона БВТ ласера ради стабилно на мрежи у више од 70 земаља и региона широм света.
Време поста: 11.05.2022