BWT тыгыз мейкиндиктин жайгашуу теориясын (DSBC) сунуштады жана киловатт деңгээлиндеги насос булагынын эксперименти аркылуу DSBCтин тууралыгын текшерди.Азыркы учурда, бир түтүктүн күчү 15W-30W@BPP≈5-12mm *mrad чейин көбөйтүлдү жана электр-оптикалык натыйжалуулугу> 60% ды түзөт, бул жогорку кубаттуулуктагы насостун булагына була чыгаруу менен бирге жогорку деңгээлде кармап турууга мүмкүндүк берет көлөмүн азайтуу, ал эми жарыктык чыгаруу, Бул салмагын азайтуу жана электро-оптикалык өзгөртүү натыйжалуулугун жогорулатууга болот.
Учурдагы чипти колдонуп, BWT тиешелүүлүгүнө жараша 976nm, сапаты ≈ 500g боюнча 135μm NA0.22 була-коштошуу чыгаруу 420W толкун кулпуланган негизги диаметри менен насос булагын түшүндү;жана негизги диаметри 220μm NA0.22 була бириктирилген чыгаруу 1000W бир толкун узундугу 976nm (же 915nm), сапаты ≈ 400g насостук булагы.
Келечекте, жарым өткөргүч микросхемалардын жарыктыгынын жана электро-оптикалык эффективдүүлүгүнүн жогорулашы менен, жеңил жана жогорку кубаттуу насос булактары чакан көлөмдөгү жогорку кубаттуулуктагы була лазердик жарык булактарын өндүрүүдө алмаштырылгыс ролду ойнойт жана жигердүү өнүгүүгө көмөктөшөт. өнөр жай колдонмолорунун.
Киришүү
Була лазерлери нурдун эң сонун сапаты жана ийкемдүү кубаттуулукту кеңейтүү мүмкүнчүлүктөрүнөн улам тездик менен өстү (була комбайндары).Акыркы жылдарда, бир режимдүү бир булалуу була лазерлери TMI (керексиз режимдин туруксуздугу) жана SRS эффекттери менен чектелген жана жарым өткөргүчтүү түз насостук була лазер осцилляторлорунун күчү 5 кВт менен чектелген.
[1].Лазердик күчөткүч да 10кВт токтойт
[2].Өзөктүн диаметрин тийиштүү түрдө көбөйтүү менен чыгаруу кубаттуулугун көбөйтүүгө болот да, чыгаруу устунунун сапаты да -1 төмөндөйт.Ошого карабастан, жарым өткөргүч насос булактарынын жарыктыгын жогорулатуу талабы дагы эле актуалдуу болуп саналат.
Өнөр жайлык кайра иштетүү колдонмолорунда нурдун сапатына талаптар сөзсүз эле бир режимдүү эмес.Бир-була кубаттуулугун жогорулатуу максатында, бир нече төмөнкү тартиптеги режимдерге жол берилет.Ушул убакка чейин 976 нм насостун негизинде бир нече режимдүү бир булалуу жана нурлуу комбинацияланган көп режимдүү лазердик жарык булактары 5 кВттан ашык кубаттуулуктагы сериялык колдонмолор менен (негизинен металл материалдарды кесүү жана ширетүү), тиешелүү жогорку кубаттуулуктагы насос булактарын өндүрүү. ошондой эле сериялык масштабда болот.
Кичирээк, жеңилирээк жана туруктуураак
BPP жарым өткөргүч чипинин жана насос булагынын жарыктыгынын ортосундагы байланыш
Үч жыл мурун, 9xxnm микросхемалардын жарыктыгы негизинен 3W/mm*mrad@12W-100μm тилке туурасы жана 2W/mm*mrad@18W-200μm тилке туурасы деңгээлинде болгон.Мындай микросхемалардын негизинде, BWT 600W жана 1000W 200μm NA0.22 була-коштогон чыгаруу-1 жетишет.
Азыркы учурда, 9xxnm микросхемалардын жарыктыгы 3.75W / мм * мрад @ 15W-100μm тилке туурасы & 3W / мм * mrad @ 30W-230μm тилке туурасы жетишти, ал эми электр-оптикалык натыйжалуулугу негизинен 60% тегерегинде сакталат.
Тыгыз мейкиндик жайгашуу теориясына ылайык [6], бул 78% орточо була бириктирүү эффективдүүлүгү боюнча эсептелет (чиптен була бириктирүүнүн чыгышына лазердик эмиссия: бир толкун узундуктагы мейкиндик нурун бириктирүү жана VBGсиз поляризациялык нурду бириктирүү), жана чип эң жогорку кубаттуулукта иштейт деп болжолдонууда (BPP чип ар кандай токтарда ар түрдүү), биз төмөнкүдөй маалымат картасын түздүк:
* Chip Brightness VS Ар кандай негизги диаметри Fiber Coupling Output Power
Жогорудагы сүрөттөн көрүнүп тургандай, белгилүү бир була (негизги диаметри жана NA белгиленген) белгилүү бир кубаттуулукту бириктирүү өндүрүшүнө жеткенде, ар кандай жарыктыктагы чиптер үчүн, чиптердин саны ар кандай болот, ал эми насос булагынын көлөмү жана салмагы ар кандай болот. да ар түрдүү.Була лазеринин насостук талаптары үчүн, эгерде ар кандай жарыктыктагы жогорудагы микросхемалардан жасалган насостун булагы тандалса, ошол эле кубаттуулуктагы була лазеринин салмагы жана көлөмү такыр башкача, суу муздатуу тутумунун конфигурациясы да такыр башкача.
Жогорку эффективдүүлүк, кичине өлчөм жана жеңил салмак келечектеги лазердик жарык булактарын (диод лазерлери, катуу абалдагы лазерлер же була лазерлери болобу) өнүктүрүүдөгү сөзсүз тенденция болуп саналат жана жарым өткөргүч микросхемалардын жарыктыгы, эффективдүүлүгү жана күчү анда чечүүчү ролду ойнойт. .
Жеңил, жогорку жарыктык, жогорку кубаттуулуктагы насостун булагы
Була комбайнына көнүү үчүн, биз жалпы була спецификацияларын тандадык: 135μm NA0.22 жана 220μm NA0.22.Эки насос булагынын оптикалык дизайны тыгыз мейкиндик түзүлүшүн жана поляризация нурун бириктирүүнү кабыл алат.
Алардын арасында, 420WLD 3.75W / мм * mrad@15W чип жана 135μm NA0.22 була кабыл алат жана 30-100% электр толкун кулпу талаптарына жооп берген VBG толкун узундугу кулпусу бар, жана электр-оптикалык натыйжалуулугу 41% түзөт .LD корпусу алюминий эритмесин материалдан жана сэндвич структурасынан жасалган [5].Жогорку жана төмөнкү чиптер суу муздатуу каналын бөлүшөт, бул мейкиндикти пайдаланууну жакшыртат.Жарык тактын жайгашуусу, спектри жана кубаттуулугу (буладагы күч) сүрөттө көрсөтүлгөн:
*420W@135μm NA0.22 LD
Биз жогорку жана төмөнкү температура шок жана титирөө сыноо үчүн 6 LD тандап алган.Сынактын маалыматтары төмөнкүдөй:
* Жогорку жана төмөнкү температура таасир сыноо
* Вибрация сыноо
1000WLD 3W / мм * mrad@30W чипти жана 220μm NA0.22 буласын кабыл алат, ал 915nm жана 976nm була-кошкон 1000W чыгарууга жетишет жана электро-оптикалык натыйжалуулугу> 44% түзөт.LD орган да алюминий эритмесин материалдан жасалган.Жогорку күч-массалык катышка умтулуу үчүн, LD кабыгы структуралык бекемдигин камсыз кылуу шартында жөнөкөйлөтүлгөн.LD сапаты, так жайгашуусу жана чыгаруу кубаттуулугу (буладагы күч) төмөнкүдөй:
*1000W@220μm NA0.22 LD
Насос булагынын ишенимдүүлүгүн жогорулатуу үчүн, бириктирүүчү аягы була кварцтын акыркы капкагын бириктирүү жана каптоочу жарык чыпкалоо технологиясын кабыл алат, бул насостун булагынын сыртында буланын температурасын бөлмө температурасына жакын кылат.Алты 976nmLD жогорку жана төмөнкү температура шок жана титирөө сыноо үчүн тандалып алынган.Сынактын натыйжалары төмөнкүдөй:
* Жогорку жана төмөнкү температура таасир сыноо
* Жогорку жана төмөнкү температура таасир сыноо
* Вибрация сыноо
Корутунду
Жогорку жарыктык чыгарууга жетишүү электр-оптикалык эффективдүүлүктүн эсебинен ишке ашат, башкача айтканда, эң жогорку чыгуу кубаттуулугун жана эң жогорку электр-оптикалык эффективдүүлүктү бир эле учурда алуу мүмкүн эмес, ал чиптин жарыктыгы жана муфтанын нормалдаштырылган жыштыгы менен аныкталат. була.Технологияны айкалыштырган көп түтүктүү мейкиндик нурунда жарыктык жана натыйжалуулук ар дайым бир эле учурда жетишүүгө мүмкүн болбогон максаттар болуп саналат.Электр-оптикалык натыйжалуулуктун жана кубаттуулуктун балансы конкреттүү колдонууга ылайык аныкталышы керек.
Шилтемелер
[1] Mller Friedrich, Krmer Ria G., Matzdorf Christian, et al, "Multi-kW performance analysis of Yb-doped monolithic single-mode amplifier and setup of oscillator," Fiber Lasers XVI: Technology and Systems (2019).
[2] Gapontsev V, Fomin V, Ferin A, ж.
[3] Хаоксин Лин, Ли Ни, Кун Пэн, ж.б., "Кытайдын жергиликтүү өндүрүлгөн YDF кошулган була лазери бир буладан 20 кВт чыгарууга жетишти," Chinese Journal of Lasers, 48(09),(2021).
[4] Конг Гао, Цзянюн Дай, Фэнгюн Ли, ж.б., “Үйдө жасалган 10-кВт Итербий кошулган алюминофосфосиликат буласы, Тандем насосу үчүн,” Lasers кытай журналы, 47(3), (2020).
[5] Dan Xu, Zhijie Guo, Tujia Zhang, et al, "600 W жогорку жарыктык диод лазер насостук булагы," Spie Laser, 1008603, (2017).
[6] Dan Xu, Zhijie Guo, Ди Ма, ж.б., "Жогорку жарыктык KW-класс түз диод лазер," High-power Diode Laser Technology XVI, High-Power Diode Laser Technology XVI, (2018).
2003-жылы негизделген, BWT глобалдык лазердик чечим кызмат көрсөтүүчү болуп саналат."Кыял жарык болсун" миссиясы жана "Мыкты инновация" баалуулуктары менен компания мыкты лазердик өнүмдөрдү түзүүгө жана диоддук лазерлерди, була лазерлерди, ультра тез лазер өнүмдөрүн жана глобалдуу кардарлар үчүн чечимдерди камсыз кылууга умтулат.Ушул убакка чейин 10 миллиондон ашык BWT лазерлери дүйнөнүн 70тен ашык өлкөлөрүндө жана аймактарында туруктуу онлайн режиминде иштеп жатат.
Посттун убактысы: 11-май-2022