• head_banner_01

BWT propuxo a teoría da disposición espacial densa (DSBC) e comprobou a corrección do DSBC mediante o experimento da fonte de bomba a nivel de quilovatios.Actualmente, a potencia dun só tubo aumentou a 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad e a eficiencia electro-óptica é > 60%, o que permite que a fonte de bomba de alta potencia xunto coa saída de fibra manteña un alto nivel. saída de brillo mentres reduce o volume, é posible reducir o peso e mellorar a eficiencia de conversión electro-óptica.

Usando o chip actual, BWT realizou respectivamente unha fonte de bomba cun diámetro de núcleo de 135 μm NA0.22 saída acoplada a fibra 420 W de lonxitude de onda bloqueada a 976 nm, calidade ≈ 500 g;e un diámetro do núcleo de 220μm NA0.22 fibra acoplada saída 1000W lonxitude de onda única 976nm (ou 915nm), calidade ≈ 400g fonte de bomba.

No futuro, coa mellora do brillo do chip de semicondutores e da eficiencia electro-óptica, as fontes de bombas lixeiras e de alta potencia desempeñarán un papel insubstituíble na fabricación de fontes de luz láser de fibra de alta potencia de pequeno volume e promoverán activamente o desenvolvemento. de aplicacións industriais.

Introdución
Os láseres de fibra creceron rapidamente debido á súa excelente calidade de feixe e ás súas capacidades de expansión de potencia flexibles (combinadores de fibra).Nos últimos anos, os láseres de fibra única monomodo están limitados polos efectos TMI (inestabilidade de modo transversal) e SRS, e a potencia dos osciladores láser de fibra de bombeo directo de semicondutores está limitada a 5 kW.
[1].O amplificador láser tamén está parado a 10 kW
[2].Aínda que a potencia de saída pódese aumentar aumentando adecuadamente o diámetro do núcleo, a calidade do feixe de saída tamén diminúe -1.Non obstante, a demanda de mellorar o brillo das fontes de bombas de semicondutores segue sendo urxente.
Os requisitos para a calidade do feixe en aplicacións de procesamento industrial non son necesariamente monomodo.Para aumentar a potencia da fibra única, permítense algúns modos de orde baixa.Ata agora, fontes de luz láser multimodo combinadas de fibra única e feixe de poucos modos baseadas nun bombeo de 976 nm de máis de 5 kW Con aplicacións por lotes (principalmente corte e soldadura de materiais metálicos), a produción de fontes de bomba de alta potencia correspondentes tamén é escalado por lotes.
Máis pequeno, máis lixeiro e máis estable
A relación entre o chip semicondutor BPP e o brillo da fonte da bomba
Hai tres anos, o brillo dos chips de 9xxnm estaba principalmente ao nivel de 3W/mm*mrad@12W-100μm de ancho de tira e 2W/mm*mrad@18W-200μm de ancho de tira.En base a tales chips, BWT consegue 600W e 1000W 200μm NA0.22 saída acoplada a fibra-1.
Na actualidade, o brillo dos chips de 9xxnm alcanzou 3,75 W/mm*mrad@15W-100μm de ancho de tira e 3W/mm*mrad@30W-230μm de ancho de tira, e a eficiencia electro-óptica mantense basicamente ao redor do 60%.
Segundo a teoría da disposición espacial densa [6], calcúlase segundo a eficiencia media de acoplamento de fibras do 78% (emisión láser do chip á saída de acoplamento de fibra: combinación de feixe espacial de lonxitude de onda única e combinación de feixe de polarización sen VBG), e suponse que o chip funciona coa maior potencia (O chip BPP é diferente a diferentes correntes), compilamos un mapa de datos do seguinte xeito:

alto (1)

* Brillo do chip VS potencia de saída de acoplamento de fibra de diámetro de núcleo diferente

A partir da figura anterior pódese atopar que cando unha determinada fibra (diámetro do núcleo e NA está fixada) consegue unha saída de acoplamento de potencia específica, para chips con diferente brillo, o número de chips é diferente e o volume e o peso da fonte da bomba. tamén son diferentes.Para os requisitos de bombeo do láser de fibra, se se selecciona a fonte da bomba feita dos chips anteriores con brillo diferente, o peso e o volume do láser de fibra da mesma potencia son completamente diferentes e a configuración do sistema de refrixeración por auga tamén é ben diferente.
A alta eficiencia, o pequeno tamaño e o peso lixeiro son as tendencias inevitables no desenvolvemento das futuras fontes de luz láser (sexan láseres de diodo, láseres de estado sólido ou láseres de fibra), e o brillo, a eficiencia e a potencia dos chips semicondutores xogan un papel decisivo nel. .
Lixeiro, alto brillo, fonte de bomba de alta potencia
Para adaptarse ao combinador de fibras, seleccionamos especificacións comúns de fibra: 135μm NA0.22 e 220μm NA0.22.O deseño óptico das dúas fontes de bomba adopta unha disposición espacial densa e unha combinación de feixe de polarización.
Entre eles, o 420WLD adopta un chip de 3,75 W/mm*mrad@15W e unha fibra NA0,22 de 135 μm, e ten bloqueo de lonxitude de onda VBG, que cumpre os requisitos de bloqueo da onda de potencia do 30-100% e a eficiencia electro-óptica é do 41% .O corpo LD está feito de material de aliaxe de aluminio e estrutura sándwich [5].As fichas superior e inferior comparten a canle de refrixeración por auga, o que mellora a utilización do espazo.A disposición do punto de luz, o espectro e a potencia de saída (potencia na fibra) móstranse na figura:

alto (2)
*420W@135μm NA0.22 LD

Seleccionamos 6 LD para probas de choque e vibración a alta e baixa temperatura.Os datos da proba son os seguintes:

alto (3)
*Proba de impacto a alta e baixa temperatura

alto (4)
*Proba de vibración

O 1000WLD adopta un chip de 3W/mm*mrad@30W e unha fibra NA0.22 de 220μm, que alcanza unha saída acoplada a fibra de 915nm e 976nm de 1000W respectivamente, e a eficiencia electro-óptica é >44%.O corpo LD tamén está feito de material de aliaxe de aluminio.Para conseguir unha relación potencia-masa máis alta, a carcasa LD simplificouse coa condición de garantir a resistencia estrutural.A calidade LD, a disposición do punto e a potencia de saída (potencia na fibra) son as seguintes:

alto (5)
*1000W@220μm NA0.22 LD

Co fin de mellorar a fiabilidade da fonte da bomba, a fibra do extremo de acoplamento adopta a tecnoloxía de filtrado de luz de fusión de cuarzo e revestimento, o que fai que a temperatura da fibra fóra da fonte da bomba sexa próxima á temperatura ambiente.Seleccionáronse seis 976nmLD para probas de choque e vibración a alta e baixa temperatura.Os resultados das probas son os seguintes:

alto (6)
*Proba de impacto a alta e baixa temperatura
*Proba de impacto a alta e baixa temperatura

alto (7)
*Proba de vibración

Conclusión
A consecución dunha saída de alto brillo vai a costa da eficiencia electro-óptica, é dicir, a maior potencia de saída e a maior eficiencia electro-óptica non se poden obter ao mesmo tempo, que está determinada polo brillo do chip e a frecuencia normalizada do acoplamento. fibra.No feixe espacial multitubo que combina tecnoloxía, brillo e eficiencia son sempre os obxectivos que non se poden acadar ao mesmo tempo.O equilibrio entre eficiencia electro-óptica e potencia debe determinarse segundo a aplicación específica.

Referencias
[1] Mller Friedrich, Krmer Ria G., Matzdorf Christian, et al, "Análise de rendemento multi-kW da configuración do amplificador e oscilador monolítico monomodo dopado con Yb", Fiber Lasers XVI: Technology and Systems (2019).
[2] Gapontsev V, Fomin V, Ferin A, et al, "Diffraction Limited Ultra-High-Power Fiber Lasers", Advanced Solid-state Photonics (2010).
[3] Haoxing Lin, Li Ni, Kun Peng, et al., "O láser de fibra dopada YDF producido na China conseguiu unha potencia de 20 kW cunha única fibra", Chinese Journal of Lasers, 48(09), (2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li, et al, "Homemade 10-kW Ytterbium-Doped Aluminophosphosilicate Fiber for Tandem Pumping", Chinese Journal of Lasers, 47 (3), (2020).
[5] Dan Xu, Zhijie Guo, Tujia Zhang, et al, "600 W high brightness diode laser pumping source", Spie Laser, 1008603, (2017).
[6] Dan Xu, Zhijie Guo, Di Ma, et al, "Láser de diodo directo de clase KW de alto brillo", Tecnoloxía láser de diodo de alta potencia XVI, Tecnoloxía láser de diodo de alta potencia XVI, (2018).
Fundada en 2003, BWT é un provedor global de servizos de solucións láser.Coa misión de "Let the Dream Drive the Light" e os valores de "Outstanding Innovation", a compañía comprométese a crear mellores produtos láser e ofrecer láseres de diodo, láseres de fibra, produtos láser ultrarrápidos e solucións para clientes globais.Ata agora, máis de 10 millóns de láseres BWT funcionan de forma estable en liña en máis de 70 países e rexións de todo o mundo.


Hora de publicación: 11-maio-2022