BWT pasiūlė tankaus erdvinio išdėstymo (DSBC) teoriją ir patikrino DSBC teisingumą eksperimentuodamas su kilovatų lygio siurblio šaltiniu.Šiuo metu vieno vamzdžio galia padidinta iki 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad, o elektrooptinis efektyvumas yra >60%, todėl didelės galios siurblio šaltinis, sujungtas su pluošto galia, gali išlaikyti aukštą lygį. ryškumo išvestis mažinant garsumą, galima sumažinti svorį ir pagerinti elektrooptinio konversijos efektyvumą.
Naudodamas dabartinę lustą, BWT atitinkamai realizavo siurblio šaltinį, kurio šerdies skersmuo yra 135 μm NA0.22 skaidulomis sujungta išvestis 420 W bangos ilgis, užfiksuotas 976 nm, kokybė ≈ 500 g;ir šerdies skersmuo 220 μm NA0.22 pluošto prijungtas išėjimas 1000 W vienos bangos ilgis 976 nm (arba 915 nm), kokybė ≈ 400 g siurblio šaltinis.
Ateityje, gerinant puslaidininkinių lustų ryškumą ir elektrooptinį efektyvumą, lengvi ir didelės galios siurblių šaltiniai atliks nepakeičiamą vaidmenį mažos apimties didelės galios šviesolaidinių lazerinių šviesos šaltinių gamyboje ir aktyviai skatins plėtrą. pramonės reikmėms.
Įvadas
Skaiduliniai lazeriai sparčiai išaugo dėl puikios spindulių kokybės ir lanksčių galios išplėtimo galimybių (pluošto jungtuvų).Pastaraisiais metais vienmodžiai vieno pluošto skaiduliniai lazeriai yra ribojami dėl TMI (skersinio režimo nestabilumo) ir SRS efektų, o puslaidininkinių tiesioginio siurbimo pluošto lazerinių generatorių galia yra apribota iki 5 kW.
[1].Lazerinis stiprintuvas taip pat sustabdomas ties 10 kW
[2].Nors išėjimo galią galima padidinti atitinkamai padidinus šerdies skersmenį, išvesties pluošto kokybė taip pat sumažėja -1.Nepaisant to, vis dar reikia skubiai pagerinti puslaidininkinių siurblių šaltinių ryškumą.
Pramoninio apdorojimo sijos kokybės reikalavimai nebūtinai yra vienmodžiai.Siekiant padidinti vieno pluošto galią, leidžiami keli žemos eilės režimai.Iki šiol kelių režimų vieno pluošto ir pluošto kombinuoti kelių režimų lazeriniai šviesos šaltiniai, pagrįsti 976 nm daugiau nei 5 kW siurbimu Taikant partiją (daugiausia metalinių medžiagų pjovimą ir suvirinimą), atitinkamų didelės galios siurblių šaltinių gamyba. taip pat yra paketinis.
Mažesnis, lengvesnis ir stabilesnis
Ryšys tarp puslaidininkinio lusto BPP ir siurblio šaltinio ryškumo
Prieš trejus metus 9xxnm lustų ryškumas daugiausia buvo 3W/mm*mrad@12W-100μm juostos plotis ir 2W/mm*mrad@18W-200μm juostos plotis.Remiantis tokiais lustais, BWT pasiekia 600 W ir 1000 W 200 μm NA0.22 pluoštu sujungtą išėjimą-1.
Šiuo metu 9xxnm lustų ryškumas yra 3,75 W / mm * mrad@15W-100 μm juostos plotis ir 3 W / mm * mrad@30W-230 μm juostos plotis, o elektrooptinis efektyvumas iš esmės palaikomas maždaug 60%.
Pagal tankaus erdvinio išdėstymo teoriją [6], jis apskaičiuojamas pagal vidutinį 78 % skaidulų sujungimo efektyvumą (lazerio emisija iš lusto į skaidulų sujungimo išėjimą: vieno bangos ilgio erdvinio pluošto derinimas ir poliarizacijos pluošto derinimas be VBG), ir daroma prielaida, kad lustas veikia didžiausia galia ( lustas BPP skiriasi esant skirtingoms srovėms), mes sudarėme duomenų žemėlapį taip:
* Lusto ryškumas VS skirtingo šerdies skersmens pluošto jungties išėjimo galia
Iš aukščiau pateikto paveikslo matyti, kad kai tam tikras skaidulas (gydelės skersmuo ir fiksuotas NA) pasiekia tam tikrą galios sujungimo išėjimą, skirtingo ryškumo lustams skiriasi lustų skaičius ir siurblio šaltinio tūris ir svoris taip pat skiriasi.Skaidulinio lazerio siurbimo reikalavimams, jei pasirenkamas siurblio šaltinis, pagamintas iš aukščiau nurodytų skirtingo ryškumo lustų, tos pačios galios pluoštinio lazerio svoris ir tūris yra visiškai skirtingi, taip pat vandens aušinimo sistemos konfigūracija. gana skirtingas.
Didelis efektyvumas, mažas dydis ir lengvas svoris yra neišvengiamos ateities lazerinių šviesos šaltinių (diodinių, kietojo kūno ar skaidulinių lazerių) kūrimo tendencijos, o puslaidininkinių lustų ryškumas, efektyvumas ir galia vaidina lemiamą vaidmenį. .
Lengvas, didelio ryškumo, didelės galios siurblio šaltinis
Siekdami prisitaikyti prie pluošto kombainerio, pasirinkome bendras pluošto specifikacijas: 135 μm NA0,22 ir 220 μm NA0,22.Dviejų siurblių šaltinių optinė konstrukcija atitinka tankų erdvinį išdėstymą ir poliarizacijos pluošto derinį.
Tarp jų, 420WLD naudoja 3,75 W/mm*mrad@15W lustą ir 135 μm NA0.22 skaidulą, turi VBG bangos ilgio fiksavimą, kuris atitinka 30–100% galios bangos blokavimo reikalavimus, o elektrooptinis efektyvumas yra 41%. .LD korpusas pagamintas iš aliuminio lydinio medžiagos ir sumuštinės struktūros [5].Viršutinė ir apatinė lustai dalijasi vandens aušinimo kanalu, o tai pagerina erdvės išnaudojimą.Šviesos taško išdėstymas, spektras ir galia (galia pluošte) parodyta paveikslėlyje:
*420W@135μm NA0,22 LD
Aukštos ir žemos temperatūros smūgio ir vibracijos bandymams pasirinkome 6 LD.Bandymo duomenys yra tokie:
* Aukštos ir žemos temperatūros smūgio bandymas
*Vibracijos testas
1000WLD naudoja 3 W/mm*mrad@30W lustą ir 220 μm NA0.22 skaidulą, kuri pasiekia atitinkamai 915 nm ir 976 nm pluoštu sujungtą 1000 W išvestį, o elektrooptinis efektyvumas yra > 44%.LD korpusas taip pat pagamintas iš aliuminio lydinio medžiagos.Siekiant didesnio galios ir masės santykio, LD korpusas buvo supaprastintas su sąlyga, kad bus užtikrintas konstrukcijos tvirtumas.LD kokybė, taško išdėstymas ir išėjimo galia (galia pluošte) yra tokia:
*1000W@220μm NA0,22 LD
Siekiant pagerinti siurblio šaltinio patikimumą, sujungimo galiniame pluošte naudojama kvarcinio dangtelio suliejimo ir apvalkalo šviesos filtravimo technologija, dėl kurios pluošto temperatūra už siurblio šaltinio yra artima kambario temperatūrai.Aukštos ir žemos temperatūros smūgio ir vibracijos bandymams buvo atrinkti šeši 976 nmLD.Bandymo rezultatai yra tokie:
* Aukštos ir žemos temperatūros smūgio bandymas
* Aukštos ir žemos temperatūros smūgio bandymas
*Vibracijos testas
Išvada
Didelio ryškumo išvestis nukenčia elektrooptinio efektyvumo sąskaita, tai yra, negalima gauti didžiausios išėjimo galios ir didžiausio elektrooptinio efektyvumo vienu metu, o tai lemia lusto ryškumas ir normalizuotas jungties dažnis. pluošto.Kelių vieno vamzdžio erdvinio pluošto derinimo technologijoje ryškumas ir efektyvumas visada yra tikslai, kurių negalima pasiekti vienu metu.Elektrooptinio efektyvumo ir galios balansas turi būti nustatytas atsižvelgiant į konkrečią paskirtį.
Nuorodos
[1] Mller Friedrich, Krmer Ria G., Matzdorf Christian ir kt., „Yb legiruoto monolitinio vienmodžio stiprintuvo ir osciliatoriaus sąrankos kelių kW našumo analizė“, Fiber Lasers XVI: Technology and Systems (2019).
[2] Gapontsevas V, Fominas V, Ferinas A ir kt., „Diffraction Limited Ultra-High-Power Fiber Lasers“, Advanced Solid-state Photonics (2010).
[3] Haoxing Lin, Li Ni, Kun Peng ir kt., „Kinijos šalyje pagamintas YDF legiruoto pluošto lazeris iš vieno pluošto pasiekė 20 kW galią“, Chinese Journal of Lasers, 48(09), (2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li ir kt., „Homemade 10-kW iterbium-Doped Aluminophosphoslicate Fiber for Tandem Pumping“, Chinese Journal of Lasers, 47(3), (2020).
[5] Dan Xu, Zhijie Guo, Tujia Zhang ir kt., „600 W didelio ryškumo diodinis lazerio siurbimo šaltinis“, Spie Laser, 1008603, (2017).
[6] Dan Xu, Zhijie Guo, Di Ma ir kt., „Didelio ryškumo KW klasės tiesioginis diodinis lazeris“, Didelės galios diodų lazerio technologija XVI, didelės galios diodų lazerio technologija XVI (2018).
2003 m. įkurta BWT yra pasaulinė lazerinių sprendimų paslaugų teikėja.Vykdydama „Let the Dream Drive the Light“ misiją ir „Išskirtinių inovacijų“ vertybes, įmonė yra įsipareigojusi kurti geresnius lazerinius gaminius ir teikti diodinius lazerius, skaidulinius lazerius, itin greitus lazerinius gaminius ir sprendimus pasauliniams klientams.Iki šiol daugiau nei 10 milijonų BWT lazerių stabiliai veikia internete daugiau nei 70 šalių ir regionų visame pasaulyje.
Paskelbimo laikas: 2022-05-11