ความท้าทายที่ต้องเผชิญกับเลเซอร์ไฟเบอร์เจือทูเลียมต่อเนื่องกำลังสูง

ความท้าทายที่เลเซอร์ไฟเบอร์เจือทูเลียมต่อเนื่องกำลังสูง ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา กำลังเอาต์พุตของเลเซอร์ไฟเบอร์เจือทูเลียมต่อเนื่องกำลังเพิ่มขึ้นอย่างมาก กำลังเอาท์พุตของออสซิลเลเตอร์แบบไฟเบอร์ทั้งหมดตัวเดียวเกิน 500 W; โครงสร้าง MOPA แบบไฟเบอร์ทั้งหมดมีกำลังขับเป็นกิโลวัตต์ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีปัญหามากมายที่จำกัดการปรับปรุงด้านพลังงานเพิ่มเติม

ประการแรก เมื่อกำลังเพิ่มขึ้น ระบบจะสร้างความร้อนจำนวนมาก ซึ่งจะส่งผลร้ายแรงต่อการเพิ่มกำลังเอาต์พุตและความเสถียรของเลเซอร์ และอาจทำให้เลเซอร์เสียหายได้ ดังนั้นการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญ ด้วยการใช้โครงสร้างขยายสัญญาณแบบหลายขั้นตอน การกระจายความร้อนของระบบสามารถกระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดความกดดันในการจัดการระบายความร้อน การใช้แหล่งกำเนิดปั๊มที่มีความยาวคลื่นใกล้เคียงกับเลเซอร์สามารถลดการสูญเสียควอนตัมและลดการผลิตความร้อนได้ นอกจากนี้ เส้นใยนำแสงใหม่บางชนิดที่มีคุณสมบัติกระจายความร้อนได้ดี เช่น เส้นใยนำแสงที่หุ้มด้วยโลหะ ยังให้แนวคิดใหม่ๆ ในการจัดการระบายความร้อนอีกด้วย

ประการที่สอง ยิ่งกำลังเอาต์พุตเลเซอร์สูงเท่าใด ผลที่ไม่เป็นเชิงเส้นในใยแก้วนำแสงก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นในการเพิ่มกำลัง ไฟเบอร์คริสตัลโฟโตนิกฟิลด์โหมดขนาดใหญ่ใหม่บางชนิดมีเกณฑ์ไม่เชิงเส้นที่สูงกว่า ซึ่งสามารถลดผลกระทบของผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

นอกเหนือจากอิทธิพลของอุณหภูมิและผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นแล้ว ประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ไฟเบอร์ออปติก 2 μm ยังจำกัดการปรับปรุงกำลังเอาต์พุตในระดับหนึ่ง เมื่อพลังงานเกินกำลังสูงสุดของอุปกรณ์ใยแก้วนำแสง อุปกรณ์จะเสียหาย และพลังงานสูงทำให้ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ใยแก้วนำแสง

ดังนั้น การพัฒนาอุปกรณ์ใยแก้วนำแสงที่มีความเสถียรสูงและทนทานต่อกำลังไฟสูงจึงเป็นวิธีที่สำคัญในการเพิ่มกำลังเอาต์พุตของเลเซอร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วยทูเลียม นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการดูดซับของแสงปั๊มโดยไฟเบอร์เกนและความสว่างของแหล่งกำเนิดปั๊มก็เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการเพิ่มพลังงานเช่นกัน

โดยทั่วไปแล้ว การปรับปรุงกำลังเอาต์พุตของเลเซอร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วยทูเลียมสามารถเริ่มต้นได้จากแง่มุมต่างๆ ของการบรรลุการควบคุมอุณหภูมิที่มีประสิทธิภาพ การพัฒนาเส้นใยที่เจือด้วยทูเลียมที่มีประสิทธิภาพสูง การเอาชนะผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น การปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไฟเบอร์ การปรับโครงสร้างระบบให้เหมาะสม และปรับปรุงแหล่งที่มาของปั๊ม ความสว่าง