بالنسبة للقوى العالية بشكل خاص ، يجب أن تكون المنطقة الأساسية كبيرة بما يكفي ، لأن شدة الضوء ستكون عالية جدًا ، وسبب آخر هو أن نسبة الكسوة إلى منطقة اللب في الألياف مزدوجة الكسوة كبيرة ، مما يؤدي إلى انخفاض امتصاص المضخة. عندما تكون المنطقة الأساسية في حدود عدة آلاف من الميكرومترات المربعة ، فمن الممكن استخدام نواة ليفية أحادية الوضع. باستخدام الألياف متعددة الأوضاع ، عندما تكون مساحة الوضع كبيرة نسبيًا ، يمكن الحصول على حزمة الإخراج ذات الجودة الجيدة ، وتكون الموجة الضوئية هي الوضع الأساسي بشكل أساسي. (من الممكن أيضًا إثارة أوضاع الترتيب الأعلى إلى حد ما عن طريق لف الألياف ، باستثناء حالة اقتران النمط القوي بقدرات عالية) نظرًا لأن مساحة الوضع تصبح أكبر ، لا يمكن أن تظل جودة الحزمة محدودة الانعراج ، ولكن مقارنة على سبيل المثال ، لا تزال جودة الحزمة الناتجة جيدة جدًا.
هناك عدة خيارات لكيفية حقن ضوء المضخة عالي الطاقة. أسهل طريقة هي ضخ الكسوة مباشرة في منفذ الألياف. لا تتطلب هذه الطريقة مكونات ليفية خاصة ، ولكن ضوء المضخة عالية الطاقة يحتاج إلى الانتشار في الهواء ، وخاصة واجهة الهواء والزجاج ، والتي تكون حساسة للغاية للغبار أو عدم المحاذاة. في كثير من الحالات ، يُفضل استخدام الصمام الثنائي للمضخة المقترن بالألياف ، بحيث ينتقل ضوء المضخة دائمًا في الألياف. خيار آخر هو تغذية ضوء المضخة إلى ألياف سلبية (غير مخدرة) ولف الألياف السلبية حول الألياف المخدرة بحيث يتم نقل ضوء المضخة تدريجياً إلى الألياف المخدرة. هناك بعض الطرق لاستخدام جهاز خاص لمجموعة المضخات لدمج بعض ألياف المضخة وألياف الإشارة المخدرة معًا. هناك طرق أخرى تعتمد على ملفات الألياف ذات الضخ الجانبي (ليزر القرص الليفي) ، أو الأخاديد في كسوة المضخة بحيث يمكن حقن ضوء المضخة. تسمح التقنية الأخيرة بالحقن متعدد النقاط لضوء المضخة ، وبالتالي توزيع الحمل الحراري بشكل أفضل.
الشكل 2: رسم تخطيطي لإعداد مضخم ليفي مزدوج الكسوة عالي الطاقة مع دخول ضوء المضخة إلى منفذ الألياف عبر مساحة خالية. يجب أن تكون واجهة زجاج الغاز محاذاة ونظيفة بدقة.
تعتبر المقارنة بين جميع طرق حقن ضوء المضخة معقدة نظرًا لوجود العديد من الجوانب: كفاءة النقل ، وفقدان السطوع ، وسهولة المعالجة ، والتشغيل المرن ، والانعكاسات الخلفية المحتملة ، وتسرب الضوء من قلب الألياف إلى مصدر ضوء المضخة ، والحفاظ على الاختيار من الاستقطاب وما إلى ذلك.
على الرغم من أن التطور الأخير لأجهزة الألياف البصرية عالية الطاقة كان سريعًا للغاية ، لا تزال هناك بعض القيود التي تعوق المزيد من التطوير:
تم تحسين شدة الضوء لأجهزة الألياف البصرية عالية الطاقة بشكل كبير. يمكن الآن الوصول إلى حدود الضرر المادي. لذلك ، هناك حاجة إلى زيادة مساحة الأسلوب (ألياف منطقة الأسلوب الكبير) ، ولكن هذه الطريقة لها قيود عندما تكون جودة الحزمة العالية مطلوبة.
وصلت خسارة الطاقة لكل وحدة طول إلى حدود 100W / m ، مما أدى إلى تأثيرات حرارية قوية في الألياف. يمكن أن يؤدي استخدام تبريد الماء إلى تحسين الطاقة بشكل كبير. يسهل تبريد الألياف الأطول ذات التركيزات المنخفضة من المنشطات ، لكن هذا يزيد من التأثيرات غير الخطية.
بالنسبة للألياف غير أحادية الوضع تمامًا ، يوجد عدم استقرار مشروط عندما تكون طاقة الخرج أكبر من عتبة معينة ، عادةً بضع مئات من واط. يتسبب عدم استقرار النمط في حدوث انخفاض مفاجئ في جودة الحزمة ، وهو تأثير الشبكات الحرارية في الألياف (التي تتأرجح بسرعة في الفضاء).
تؤثر الألياف اللاخطية على العديد من الجوانب. حتى في إعداد CW ، يكون كسب Raman مرتفعًا جدًا (حتى بالديسيبل) بحيث يتم نقل جزء كبير من الطاقة إلى موجة Stokes ذات الطول الموجي الأطول ، والتي لا يمكن تضخيمها. عملية التردد الواحد محدودة بشكل كبير بسبب تشتت Brillouin المحفز. بالطبع ، هناك بعض طرق القياس التي يمكن أن تعوض عن هذا التأثير إلى حد معين. النبضات فائقة القصر المتولدة في أشعة الليزر ذات النمط المغلق ، وسيؤدي تعديل الطور الذاتي إلى إحداث تأثير قوي في توسيع الطيف عليها. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مشاكل أخرى لحقن دوران الاستقطاب غير الخطي.
نظرًا للقيود المذكورة أعلاه ، لا تعتبر أجهزة الألياف البصرية عالية الطاقة بشكل عام أجهزة طاقة قابلة للتطوير بشكل صارم ، على الأقل ليس خارج نطاق الطاقة الذي يمكن تحقيقه. (لم يتم تحقيق التحسينات السابقة باستخدام مقياس طاقة واحد ، ولكن مع تصميمات ألياف محسنة وصمامات ثنائية للمضخة). وهذا له عواقب مهمة عند مقارنة تقنية ليزر الألياف بأقراص الليزر الرقيقة. تم وصفه بمزيد من التفصيل في إدخال معايرة طاقة الليزر.
حتى بدون توسيع نطاق الطاقة الحقيقي ، يمكن القيام بالكثير من العمل لتحسين إعدادات الليزر عالية الطاقة. من ناحية أخرى ، من الضروري تحسين تصميم الألياف ، مثل استخدام منطقة وضع ألياف كبيرة وتوجيه أحادي الوضع ، والذي يتم تحقيقه عادةً باستخدام الألياف البلورية الضوئية. العديد من مكونات الألياف مهمة جدًا ، مثل قارنات المضخة الخاصة ، تناقص الألياف لربط الألياف بأحجام أوضاع مختلفة وأجهزة تبريد خاصة بالألياف. بمجرد الوصول إلى حد طاقة ليف معين ، تكون الحزم المركبة خيارًا آخر ، وتوجد تجهيزات ألياف مناسبة لتنفيذ هذه التقنية. بالنسبة لأنظمة مضخم النبضات فائقة القصر ، هناك العديد من الطرق لتقليل التأثيرات غير الخطية للألياف الضوئية أو حتى استغلالها جزئيًا ، مثل توسيع الطيف وضغط النبض اللاحق.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co.، Ltd. - الصين وحدات الألياف البصرية ، مصنعي الليزر المقترن بالألياف ، موردو مكونات الليزر ، جميع الحقوق محفوظة.
