吸顶灯厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
吸顶灯厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

看一看:看一看;DILAS光纤耦合激光二极管促进高功率光

发布时间:2021-11-18 16:25:34 阅读: 来源:吸顶灯厂家

最近,高功率光纤激光器技术所取得的进展与高亮度光纤耦合激光2极管的进步紧密相干。今天,基于标准商用光纤、组件和976nm激光2极管,实现输出波长为1 m的千瓦级光纤激光器已成为可能。人眼安全光纤激光器技术的发展,表明基于掺铥光纤和790nm泵浦激光2极管技术,将来很可能在2 m处实现千瓦级光纤激光器。高功率激光2极管泵浦模块 激光2极管泵浦模块与光纤激光器间的常常使用接口是直径100~200 m的光纤尾纤,其典型的数值孔径为0.12~0.22怎么样判定是不是违章建筑。这些2极管尾纤通常被接入光纤合束器,以进1步提高泵浦功率(见图1)。

长时间以来,直径100 m的光纤仅用于耦合激光2极管单管。在超过900nm的波长范围内,光纤耦合单管的功率水平已稳步增加到10W以上,但在790~810nm的波长范围内拆违建有补助吗,其功率小于10W。虽然目前单管至100/105 m光纤的耦合效率达90%以上,但由于单管在垂直方向上并未填满光纤(理论因子为10~20),使得这类方式在亮度和光纤耦合功率方面都没有到达最大值。 千瓦级高功率光纤激光器正在加快发展,随着输出功率的提高,这就需要更高亮度的泵浦模块,随之也就需要多个发光点的2极管阵列。这些新型高亮度2极管阵列具有增加的腔长,并与高亮度匹配微光学元件相结合,使单阵列中的多个发光点耦合入直径100 m的光纤中成为可能。使用这类方法的最新成果,展现了通过1种牢固可靠的、经过工业验证的装置获得50W的功率输出,其理论功率极限超过100W。由于采取这类阵列,这类设计实现了790nm波长范围内的高亮度模块(如5mm阵列输出20W,10mm阵列输出40W)。通过波长锁定和对光纤激光器的背反射光进行保护,可以往模块中加入自由空间光学系统。为了实现千瓦级的输出功率,光纤激光器采取主振荡功率放大(MOPA)结构,这需要具有更高功率(大于200W)的泵浦模块。由于这类设计中使用的光纤的直径可以增加到200 m,上文中提到的高亮度多阵列模块,可以作为构建模块(Building Block)以提高功率。通过光学叠加和偏振耦合,可将多个单元(6至10个)耦合到单根直径为200 m、数值孔径为0.2的光纤中。激光2极管产生的热量通过1个大的铜制热沉散发出去,从而可以使用工业用水或高性能半导体制冷器进行冷却,而不需要使用冷却微通道叠层所需的去离子水。1个具有4个激光2极管阵列的976nm光纤耦合模块,能通过200 m的光纤实现超过200W的功率输出(见图2)。

为了获得更加高的功率土地征收标准及补偿方案,并降落本钱和增加亮度,需要对2极管激光器阵列进行优化,其中包括降落微光学系统的复杂性。2007年德国DILAS半导体激光公司的1种新型设计展现了通过200 m光纤耦合模块获得的500W功率输出,这类设计证实了填充因子(发光点截面尺寸除以间距)在10%范围内能实现两种重要特性:由于消除热干扰,每个发光点的输出功率与单管接近;由于发光点截面尺寸和间距之比为1 : 10,因此在慢轴方向(水平方向)获得了优化的光束准直效果。 通过将慢轴透镜阵列和1个快轴准直(FAC)透镜简单组合,单阵列的所有发光点都能耦合到1根直径为200 m的光纤中。通过合适的FAC透镜和低Smile效应的阵列(水平偏差不超过0.1 m),对1根直径为200 m的光纤而言,理论上最多能实现30~40个阵列的光学叠加。但对增加功率而言,20个2极管阵列更加现实,其输出功率将超过1200W。当功率超过数百瓦的时候,进入光纤的耦合效率和光纤连接器的散热,将是最重要的问题。1m高功率光纤激光器 基于商用光纤、泵浦合束器和泵浦激光2极管的千瓦级高功率MOPA系统,可以实现225W的功率输出。6个泵浦模块的总功率为1.2kW,并被组合入1个锥形光纤束,然后泵浦1根掺镱(Yb)双包层光纤,该光纤直径为400 m,数值孔径为0.46(见图3)。基于模块的高斜率效率泵浦,这类光纤激光器比较容易实现具有单模光束质量,超过1kW的功率输出。这类MOPA结构的好处在于具有对不同输入种子源的灵活性和兼容性。美国Nufern公司已研发了这类放大器的保偏(PM)版,能提供比其他设计更窄的线宽。

目前的千瓦级光纤放大器已在8GHz线宽下进行了测试,随着受激布里渊散射技术被利用到更高的功率水平,千瓦级光纤放大器很可能将实现单频线宽输出。虽然对很多工业材料加工来讲,线宽和偏振的控制其实不重要,但是对很多军事利用(光束叠加)来讲,这两点相当重要。而且我们还发现,在相同的功率水平上,这些高功率放大级比它们的振荡器更加有效,不论是从激光2极管本钱还是从总的功率转换效率来看,这可以说是1个优点。目前,高亮度976nm2极管的电光转换效率约为45%,由此获得的放大器总的电光转换效率约为35%。随着激光2极管材料的改进,电光转换效率还有望进1步提高。人眼安全光纤激光器 最近,大多数高功率光纤激光器的开发都使用掺镱光纤,泵浦波长在9xx nm,输出波长大约在1080 nm。但是,工作在人眼安全波段(波长约大于1.4 m)的高功率、高效率光纤激光器,也是军事、工业和医学利用感兴趣的话题。最近,工作在2 m左右的掺铥(Tm)光纤激光器所取得的进展,已使单个光纤激光器的输出功率接近1kW。 实现上述1kW功率的关键在于:对泵浦掺铥光纤的790nm激光2极管进行优化,特别是要在较高的电光效率下实现所需的高功率和高亮度(见图4)强拆的法定条件

这类泵浦技术与高效率掺铥光纤的最新进展相结合,已使人眼安全光纤激光器技术到达25%的(功率转换)效率。随着激光2极管材料的继续成熟,这些新工作波长的光纤激光器也将得到进1步改进。 作者: Marcel Marchiano,德国DILAS半导体激光公司首席实行官 Bryce Samson,美国Nufern公司商业开发副总裁 Jens Biesenbach,德国DILAS半导体激光公司首席技术官 Georg Treusch,德国DILAS半导体激光公司副总裁 Yang Lin,德国DILAS半导体激光公司 中华区市场销售总监 (end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章