التحديات التي تواجهها ليزرات الألياف المستمرة عالية الطاقة والمشبعة بالثوليوم

التحديات التي تواجهها أجهزة ليزر الألياف المستمرة عالية الطاقة المطلية بالثوليوم، على مدى العقدين الماضيين، زادت الطاقة الناتجة من أجهزة ليزر الألياف المستمرة المطلية بالثوليوم بشكل كبير. تجاوزت طاقة الخرج لمذبذب واحد من الألياف 500 واط؛ لقد حقق هيكل MOPA المصنوع من الألياف بالكامل طاقة إنتاجية تبلغ كيلووات. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من المشاكل التي تقيد المزيد من التحسينات في السلطة.

بادئ ذي بدء، عندما تزيد الطاقة، سيولد النظام كمية كبيرة من الحرارة، مما سيؤثر بشكل خطير على زيادة طاقة الخرج واستقرار الليزر، وقد يتسبب في تلف الليزر. ولذلك، فإن تبديد الحرارة الفعال أمر بالغ الأهمية. باستخدام هيكل تضخيم متعدد المراحل، يمكن تشتيت توزيع الحرارة للنظام بشكل فعال وتقليل الضغط على الإدارة الحرارية. إن استخدام مصدر مضخة بطول موجي قريب من طول موجة الليزر يمكن أن يقلل من فقدان الكم ويقلل إنتاج الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض الألياف الضوئية الجديدة ذات خصائص جيدة لتبديد الحرارة، مثل الألياف الضوئية المغطاة بالمعدن، توفر أيضًا أفكارًا جديدة للإدارة الحرارية.

ثانيًا، كلما زادت طاقة خرج الليزر، كلما كان التأثير غير الخطي في الألياف الضوئية أكثر وضوحًا على زيادة الطاقة. تتمتع بعض الألياف البلورية الضوئية ذات المجال الكبير الجديدة بعتبات غير خطية أعلى، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من تأثير التأثيرات غير الخطية.

بالإضافة إلى تأثير درجة الحرارة والتأثيرات غير الخطية، فإن أداء أجهزة الألياف الضوئية مقاس 2 ميكرومتر يحد أيضًا من تحسين طاقة الخرج إلى حد ما. عندما تتجاوز الطاقة الحد الأقصى لطاقة جهاز الألياف الضوئية، سيتعرض الجهاز للتلف، ويتسبب ارتفاع الطاقة في زيادة درجة الحرارة مما يؤثر على أداء أجهزة الألياف الضوئية.

لذلك، يعد تطوير أجهزة الألياف الضوئية ذات الثبات العالي والقدرة على تحمل الطاقة طريقة مهمة لزيادة طاقة خرج ليزر الألياف المشبع بالثوليوم. بالإضافة إلى ذلك، تعد كفاءة امتصاص ضوء المضخة بواسطة ألياف الكسب وسطوع مصدر المضخة من العوامل المهمة التي تؤثر على زيادة الطاقة.

بشكل عام، يمكن أن يبدأ تحسين طاقة خرج ليزر الألياف المغطى بالثوليوم من جوانب تحقيق تحكم فعال في درجة الحرارة، وتطوير ألياف عالية الكفاءة مطلية بالثوليوم، والتغلب على التأثيرات غير الخطية، وتحسين أداء جهاز الألياف، وتحسين بنية النظام، وتحسين مصدر المضخة سطوع.