Проектирование высокомощного иттербиевого лазера
Высокой мощности лазерного излучения волоконного лазера достигают как увеличением мощности диодного модуля накачки, так и увеличением количества используемых диодных модулей. Для того, чтобы ввести излучение накачки в основной волоконный тракт, потребуются объединители накачки. Роль резонатора лазера выполняют волоконные брегговские решетки (ВБР), активной среды – легированное волокно, вывод излучения осуществляется в кабель типа QBH. Для вывода непоглощенной накачки используется фильтр оболочечных мод (CPS).
При проектировании мощного волоконного иттербиевого лазера необходимо учитывать некоторые особенности:
- Учитывая требуемую мощность выходного лазерного излучения (Рвых) необходимо рассчитать мощность излучения накачки (Рнак). В большинстве случаев можно воспользоваться соотношением: (Рвых = Рнак *0.7)
- Объединитель накачки имеет ограничение по вводимой мощности излучения накачки и полезного лазерного излучения
- Спектральные характеристики определяются лазерной парой ВБР
- Длина активного волокна выбирается в зависимости от длины волны накачки и коэффициента поглощения излучения накачки в активном волокне.
- Необходимо оценить развитие вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР, SRS), которое зависит от диаметра сердцевины, длины волокна и мощности излучения.
- В случае узкополосного лазерного излучения необходимо оценить развитие вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ, SBS)
- Необходимо оценить мощность излучения непоглощенной накачки для правильного выбора CPS
- Качество излучения, которое обычно характеризуется параметром распространения M2, зависит от диаметра сердцевины и числовой апертуры волокна. Чем меньше эти параметры тем выше качество
Волоконно-оптические компоненты мощного иттербиевого лазера
На схеме представлены следующие волоконные компоненты:
- Объединители накачки. Предназначаются для ввода излучения накачки в основной волоконный тракт
- Волоконные Брэгговские решетки (ВБР) Выполняют роль зеркал – резонатора волоконного лазера.
- Стриппер оболочечных мод. Выводит непоглощенную накачку.
- Кабель вывода QBH. Защищает торец волокна от повреждений, позволяет интегрировать вывод лазера в промышленные установки
Лазерные диоды накачки
Лазерные диоды накачки как правило состоят из нескольких лазерных чипов, излучение которых объединяется и вводится в выходное волокно
На что обращать внимание при выборе лазерных диодов:
- Выходная мощность
- Длина волны (наличие стабилизации)
- Геометрия волокна и числовая апертура
- Электрические характеристики
Подключение и измерение мощности полупроводникового лазерного модуля накачки с волоконным выводом
Полупроводниковые волоконные лазерные модули широко используются в самых различных областях науки и техники, например в медицине, полиграфии, обработке материалов, приборах ночного видения, неразрушающем контроле материалов и конструкций, анализе состава веществ, накачке лазеров.
Рассмотрим два способа электропитания лазерных диодов:
- от источника постоянного тока;
- от драйвера Maiman Electronics SF6040.
Читать подробнее
Подходящие решения
Мощность 150 Вт | Волокно 105/125, 0.22NA | ||
|
Мощность 150 Вт | Волокно 106.5/125, 0.22NA | |
|
Лазерный диод 976 нм, 180 Вт со стабилизацией по длине волны |
Мощность 180 Вт |
Волокно 200/220, 0.22NA |
Активные оптические волокна
Волокна, легированные редкоземельными элементами (Er, Yb, ErYb, Tm), выполняют роль активной среды волоконного лазера. Важным параметром выступает поглощение на длине волны накачки. В случае мощного волоконного лазера рассматривают поглощение по оболочке. От данного параметра зависит требуемая длина. Обычно непоглощенная мощность накачки после прохождения активного волокна должна составлять 2-2.5%.
На что обращать внимание при выборе волокна:
- Геометрия волокна
- Поглощение по оболочке
- Требуемая длина
- Сохранение поляризации
Подходящие решения
Пиковое поглощение по оболочке 9.9 дБ/м @976 нм |
||
|
Активное волокно с двойной оболочкой Nufern LMA-YDF-10/130-VIII |
Пиковое поглощение по оболочке 4.8 дБ/м @976 нм |
|
Активное волокно с двойной оболочкой и сохранением поляризации LIEKKI Yb1200-20/125DC-PM |
Пиковое поглощение по оболочке 28 дБ/м @976 нм |