துலியம் டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர் சக்தி

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்கள் அவற்றின் கச்சிதமான அமைப்பு, நல்ல கற்றை தரம் மற்றும் உயர் குவாண்டம் செயல்திறன் போன்ற நன்மைகள் காரணமாக அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளன. அவற்றில், அதிக சக்தி கொண்ட தொடர்ச்சியான துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்கள் மருத்துவ பராமரிப்பு, இராணுவ பாதுகாப்பு, விண்வெளி தகவல் தொடர்பு, காற்று மாசு கண்டறிதல் மற்றும் பொருள் செயலாக்கம் போன்ற பல துறைகளில் முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. கடந்த 20 ஆண்டுகளில், அதிக சக்தி கொண்ட தொடர்ச்சியான துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்கள் வேகமாக வளர்ந்துள்ளன, மேலும் தற்போதைய அதிகபட்ச வெளியீட்டு சக்தி கிலோவாட் அளவை எட்டியுள்ளது. அடுத்து, ஆஸிலேட்டர்கள் மற்றும் பெருக்க அமைப்புகளின் அம்சங்களில் இருந்து துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்களின் சக்தி மேம்பாட்டு பாதை மற்றும் வளர்ச்சிப் போக்குகளைப் பார்ப்போம்.

ஆரம்பகால துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்களின் பம்ப் மூலம் பொதுவாக குறைந்த சக்தி 1064 nm YAG லேசர் அல்லது 790 nm சாய லேசர் பயன்படுத்தப்பட்டது. பம்ப் மூலத்தின் குறைந்த சக்தி மற்றும் அந்த நேரத்தில் பின்தங்கிய டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் தயாரிப்பு செயல்முறையின் வரம்புகள் காரணமாக, துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்களின் வெளியீட்டு சக்தி வாட் மட்டத்தில் மட்டுமே இருந்தது. டபுள்-கிளாடிங் பம்ப் தொழில்நுட்பத்தின் அறிமுகம் மற்றும் உயர்-சக்தி செமிகண்டக்டர் லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ந்து வரும் முதிர்ச்சியுடன், துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்களின் வெளியீட்டு சக்தியும் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது.

1998 இல், ஜாக்சன் மற்றும் பலர். UK இல் உள்ள மான்செஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தில் இருந்து 790 nm செமிகண்டக்டர் லேசரை ஒரு பம்ப் மூலமாகப் பயன்படுத்தியது மற்றும் 5.4 W அதிகபட்ச வெளியீட்டு சக்தியுடன் 5.4 W இன் ஸ்பேஷியல் கட்டமைக்கப்பட்ட தொடர்ச்சியான ட்யூலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசரை உருவாக்க உறைப்பூச்சு பம்ப் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தியது. 2007 இல், ஒரு துலியம்- ஊக்கமருந்து செய்யப்பட்ட ஜெர்மானேட் ஃபைபர் லேசர் உருவாக்கப்பட்டது. சோதனை சாதனம் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒற்றை-இறுதி உந்திப் பயன்முறையின் கீழ், 64 W இன் தொடர்ச்சியான லேசர் வெளியீடு 1900 nm இல் பெறப்பட்டது. அதிக வெளியீட்டு ஆற்றலைப் பெறுவதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரட்டை முனை உந்தியைப் பயன்படுத்தினர் மற்றும் 40 செமீ நீளமுள்ள ஆதாய இழையைப் பயன்படுத்தினர், இறுதியாக 1900 nm தொடர்ச்சியான லேசர் வெளியீட்டை 104 W ஐப் பெற்றனர்.

2009 ஆம் ஆண்டில், ஹார்பின் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி அனைத்து ஃபைபர் லீனியர் குழி அமைப்பைக் கொண்ட துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசரை உருவாக்கியது. இது ஒரு பிரதிபலிப்பு ஃபைபர் ப்ராக் க்ரேட்டிங் மற்றும் துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் எண்ட் ஃபேஸ் மூலம் அதிர்வுறும் குழியை உருவாக்கும் ஃப்ரெஸ்னல் பிரதிபலிப்பு ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. இது 793 nm LD ஆல் பம்ப் செய்யப்படுகிறது. இறுதியாக, 39.4 W இன் வெளியீட்டு சக்தி பெறப்பட்டது. கூடுதலாக, FBG மற்றும் dichroic கண்ணாடிகள் முறையே உயர்-பிரதிபலிப்பு கப்ளர்களாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது பெறப்பட்ட வெளியீட்டு சக்தி மற்றும் நிறமாலை பண்புகளை ஒப்பிட்டுப் பார்த்தனர், மேலும் அனைத்து ஃபைபர் கட்டமைப்பின் சாய்வு திறன் குறைவாக இருப்பதையும், வாசல் சக்தி அதிகமாக இருப்பதையும் கண்டறிந்தனர். இடஞ்சார்ந்த அமைப்புடன் ஒப்பிடுகையில், அனைத்து ஃபைபர் அமைப்பும் ஆரம்பத்தில் ஆப்டிகல் ஃபைபர் சாதனத்தின் செயல்திறன் மற்றும் பிளவுபடுத்தும் தரம் ஆகியவற்றால் வரையறுக்கப்பட்டது, மேலும் அதன் நன்மைகள் வெளிப்படையாக இல்லை. ஆப்டிகல் ஃபைபர் சாதன தயாரிப்பு தொழில்நுட்பம் மற்றும் பிளவு நிலை ஆகியவற்றின் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றத்துடன், அனைத்து ஃபைபர் கட்டமைப்புகளும் படிப்படியாக பெரிய நன்மைகளைக் காட்டியுள்ளன.

அதே ஆண்டில், 25 μm இன் மைய விட்டம் மற்றும் 0.08 இன் எண் துளை (NA) கொண்ட துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபரை பம்ப் செய்ய 793 nm LD ஐ ஸ்பேஷியல் கட்டமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட உயர்-சக்தி துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர் பயன்படுத்தியது. 300 W இன் ஒற்றை-முறை லேசர் வெளியீடு. பின்னர், இதே போன்ற அமைப்புடன், 40 μm இன் மைய விட்டம் மற்றும் 0.2 இன் எண் துளை கொண்ட ஒரு பெரிய-முறை ஃபீல்ட் ஃபைபர் 885 இன் 2040 nm மல்டி-மோட் லேசர் வெளியீட்டைப் பெற பயன்படுத்தப்பட்டது. டபிள்யூ, இது ஒரு துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் ஆஸிலேட்டரால் பெறப்பட்ட அதிகபட்ச வெளியீட்டு சக்தியாகும்.

2014 ஆம் ஆண்டில், சிங்குவா பல்கலைக்கழகம் ஃபைபர் ப்ராக் கிரேட்டிங் மற்றும் 3 மீ நீளமுள்ள ஆதாய ஃபைபர் ஆகியவற்றைக் கொண்ட அனைத்து ஃபைபர் லீனியர் குழி அமைப்புடன் கூடிய உயர்-சக்தி துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசரைப் புகாரளித்தது. 70 W இன் அதிகபட்ச வெளியீட்டு சக்தி கொண்ட ஏழு 790 nm LDகள் பம்ப் மூலங்களாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன. இறுதியாக, 227 W இன் வெளியீட்டு சக்தி பெறப்பட்டது. அதே ஆண்டில், தேசிய பாதுகாப்பு தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகம் இரண்டு உயர்-சக்தி 1173 nm ராமன் ஃபைபர் லேசர்களை (RFL) பம்ப் மூலங்களாகப் பயன்படுத்தி, அதிக திறன் கொண்ட குறுகிய லைன்விட்த் துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசரை உருவாக்கியது. இறுதியாக 96 W. சக்தியின் வெளியீட்டை அடைந்தது. 1200 nm க்கு அருகில் பம்ப் அலைநீளம் மற்றும் நூற்றுக்கணக்கான வாட்களின் வெளியீட்டு சக்தியுடன் கூடிய முதல் துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர் இதுவாகும். துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்களின் வெளியீட்டு சக்தியை அதிகரிப்பதற்கு இது மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய உந்தித் தீர்வையும் வழங்கியது.

2015 ஆம் ஆண்டில், ஹுவாஜோங் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகம் அனைத்து ஃபைபர் லீனியர் குழி அமைப்பைக் கொண்ட துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசரை உருவாக்க சுயமாக தயாரிக்கப்பட்ட துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட இரட்டை உறை சிலிக்கா ஃபைபரைப் பயன்படுத்தியது. இது மூன்று உயர்-சக்தி 793 nm LDகளை பம்ப் செய்ய பயன்படுத்தியது மற்றும் 121 W இன் வெளியீட்டு ஆற்றலைப் பெற்றது. 1915 nm அலைநீளத்தில் நூற்றுக்கணக்கான வாட்களின் வெளியீட்டு ஆற்றலைப் பெற உள்நாட்டு துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஆப்டிகல் ஃபைபரைப் பயன்படுத்துவது இதுவே முதல் முறை. கூடுதலாக, ஆதாய இழையின் உள் உறை விட்டத்தை அதிகரிப்பது சிறந்த வெப்பச் சிதறலை அடைய முடியும் என்று சோதனைகள் கண்டறிந்தன, இது துலியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர்களின் வெப்ப மேலாண்மை மற்றும் சக்தி மேம்பாட்டிற்கான யோசனைகளையும் வழங்குகிறது.