Thulium doped fiber laser power

Sa mga nagdaang taon, ang thulium-doped fiber lasers ay nakakuha ng higit at higit na atensyon dahil sa kanilang mga pakinabang tulad ng compact na istraktura, magandang beam na kalidad, at mataas na quantum efficiency. Kabilang sa mga ito, ang high-power na tuluy-tuloy na thulium-doped fiber lasers ay may mahahalagang aplikasyon sa maraming larangan tulad ng pangangalagang medikal, seguridad ng militar, komunikasyon sa espasyo, pagtuklas ng polusyon sa hangin, at pagproseso ng materyal. Sa nakalipas na halos 20 taon, ang high-power na tuloy-tuloy na thulium-doped fiber laser ay mabilis na nabuo, at ang kasalukuyang maximum na output power ay umabot sa kilowatt level. Susunod, tingnan natin ang landas ng pagpapabuti ng kapangyarihan at mga trend ng pag-unlad ng thulium-doped fiber laser mula sa mga aspeto ng mga oscillator at amplification system.

Ang pump source ng maagang thulium-doped fiber laser ay karaniwang gumagamit ng low-power na 1064 nm YAG laser o 790 nm dye laser. Dahil sa mababang kapangyarihan ng pinagmumulan ng pump at ang mga limitasyon ng proseso ng paghahanda ng backward doped fiber noong panahong iyon, ang output power ng thulium-doped fiber lasers ay nasa watt level lamang. Sa pagpapakilala ng double-cladding pump na teknolohiya at ang pagtaas ng maturity ng high-power semiconductor laser technology, ang output power ng thulium-doped fiber lasers ay patuloy ding tumataas.

Noong 1998, si Jackson et al. mula sa Unibersidad ng Manchester sa UK ay gumamit ng 790 nm semiconductor laser bilang pinagmumulan ng pump at gumamit ng cladding pumping technology upang bumuo ng spatially structured na tuluy-tuloy na tunable thulium-doped fiber laser na may maximum na output power na 5.4 W. Noong 2007, isang thulium- Ang doped germanate fiber laser ay binuo. Ang pang-eksperimentong aparato ay ipinapakita sa Figure 1. Sa ilalim ng single-end pumping mode, isang tuluy-tuloy na laser output na 64 W ang nakuha sa 1900 nm. Upang makakuha ng mas mataas na lakas ng output, gumamit ang mga mananaliksik ng double-end pumping at gumamit ng 40 cm long gain fiber, at sa wakas ay nakakuha ng 1900 nm tuloy-tuloy na laser output na 104 W.

Noong 2009, binuo ng Harbin Institute of Technology ang isang thulium-doped fiber laser na may all-fiber linear cavity structure. Binubuo ito ng reflective fiber Bragg grating at ang Fresnel reflection na nabuo ng thulium-doped fiber end face upang bumuo ng resonant na lukab. Ito ay pumped ng 793 nm LD. Sa wakas, nakuha ang isang output power na 39.4 W. Bilang karagdagan, inihambing din nila ang output power at spectral na katangian na nakuha kapag ang FBG at dichroic mirror ay ginamit bilang high-reflection couplers ayon sa pagkakabanggit, at nalaman na ang slope efficiency ng all-fiber na istraktura ay mas mababa at ang threshold power ay mas mataas. Kung ikukumpara sa spatial na istraktura, ang lahat-ng-hibla na istraktura ay unang limitado sa pamamagitan ng pagganap ng optical fiber device at ang kalidad ng splicing, at ang mga pakinabang nito ay hindi halata. Sa patuloy na pagpapabuti ng teknolohiya ng paghahanda ng optical fiber device at antas ng splicing, unti-unting nagpakita ang mga istrukturang all-fiber ng malalaking pakinabang.

Sa parehong taon, ang isang high-power thulium-doped fiber laser batay sa isang spatial na istraktura ay gumamit ng 793 nm LD upang mag-bomba ng thulium-doped fiber na may core diameter na 25 μm at isang numerical aperture (NA) na 0.08, at nakamit isang single-mode laser output na 300 W. Nang maglaon, na may katulad na istraktura, isang large-mode field fiber na may core diameter na 40 μm at isang numerical aperture na 0.2 ay ginamit upang makakuha ng 2040 nm multi-mode laser output na 885 W, na siyang pinakamataas na lakas ng output na nakuha ng isang solong thulium-doped fiber oscillator.

Noong 2014, nag-ulat ang Tsinghua University ng high-power thulium-doped fiber laser na may all-fiber linear cavity structure, na binubuo ng fiber Bragg grating at 3 m-long gain fiber. Pitong 790 nm LD na may pinakamataas na lakas ng output na 70 W ang ginamit bilang mga mapagkukunan ng bomba. Sa wakas, nakuha ang isang output power na 227 W. Sa parehong taon, ang National University of Defense Technology ay gumamit ng dalawang high-power na 1173 nm Raman fiber lasers (RFL) bilang mga pinagmumulan ng pump upang makabuo ng high-efficiency narrow linewidth thulium-doped fiber laser na may all-fiber straight cavity structure, at sa wakas ay nakamit ang isang output ng 96 W. kapangyarihan. Ito ang unang naiulat na thulium-doped fiber laser na may pump wavelength na malapit sa 1200 nm at isang output power sa pagkakasunud-sunod ng daan-daang watts. Nagbigay din ito ng isang napaka-promising na pumping solution para sa pagtaas ng output power ng thulium-doped fiber lasers.

Noong 2015, ginamit ng Huazhong University of Science and Technology ang self-made thulium-doped double-clad silica fiber para bumuo ng thulium-doped fiber laser na may all-fiber linear cavity structure. Gumamit ito ng tatlong high-power na 793 nm LD para sa pumping at nakakuha ng output power na 121 W. Ito ang unang pagkakataon na gumamit ng domestic thulium-doped optical fiber upang makakuha ng output power na daan-daang watts sa wavelength na 1915 nm. Bilang karagdagan, natuklasan ng mga eksperimento na ang pagtaas ng panloob na cladding diameter ng gain fiber ay maaaring makamit ang mas mahusay na pagwawaldas ng init, na nagbibigay din ng mga ideya para sa thermal management at pagpapabuti ng kapangyarihan ng thulium-doped fiber lasers.