• đầu_banner_01

BWT đã đề xuất lý thuyết sắp xếp không gian dày đặc (DSBC) và xác minh tính đúng đắn của DSBC thông qua thử nghiệm nguồn bơm cấp kilowatt.Hiện tại, công suất của một ống đơn đã được tăng lên 15W-30W@BPP≈5-12mm*mrad và hiệu suất quang điện>60%, cho phép duy trì nguồn bơm công suất cao kết hợp với đầu ra sợi quang ở mức cao. đầu ra độ sáng trong khi giảm âm lượng, Có thể giảm trọng lượng và cải thiện hiệu suất chuyển đổi quang điện.

Sử dụng chip hiện tại, BWT đã tương ứng nhận ra một nguồn bơm có đường kính lõi là 135μm NA0.22 đầu ra kết hợp sợi quang 420W bị khóa ở bước sóng 976nm, chất lượng ≈ 500g;và đường kính lõi 220μm NA0.22 kết hợp sợi quang đầu ra 1000W bước sóng đơn 976nm (hoặc 915nm), nguồn bơm chất lượng ≈ 400g.

Trong tương lai, với việc cải thiện độ sáng của chip bán dẫn và hiệu suất quang điện, các nguồn bơm nhẹ và công suất cao sẽ đóng vai trò không thể thay thế trong việc sản xuất các nguồn sáng laser sợi quang công suất cao khối lượng nhỏ và sẽ tích cực thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng công nghiệp.

Giới thiệu
Laser sợi quang đã phát triển nhanh chóng nhờ chất lượng chùm tia tuyệt vời và khả năng mở rộng năng lượng linh hoạt (bộ kết hợp sợi quang).Trong những năm gần đây, laser sợi quang đơn chế độ bị giới hạn bởi hiệu ứng TMI (không ổn định chế độ ngang) và SRS, đồng thời công suất của bộ tạo dao động laser sợi quang bơm trực tiếp bán dẫn bị giới hạn ở mức 5kW
[1].Bộ khuếch đại laser cũng dừng ở mức 10kW
[2].Mặc dù có thể tăng công suất đầu ra bằng cách tăng đường kính lõi một cách thích hợp, nhưng chất lượng chùm tia đầu ra cũng giảm -1.Tuy nhiên, nhu cầu nâng cao độ sáng của nguồn bơm bán dẫn vẫn rất cấp thiết.
Các yêu cầu về chất lượng chùm tia trong các ứng dụng xử lý công nghiệp không nhất thiết phải là chế độ đơn.Để tăng sức mạnh của sợi đơn, một số chế độ bậc thấp được cho phép.Cho đến nay, các nguồn sáng laser đa chế độ kết hợp một sợi quang và chùm tia ít chế độ dựa trên bơm 976nm công suất hơn 5kW Với các ứng dụng hàng loạt (chủ yếu là cắt và hàn vật liệu kim loại), việc sản xuất các nguồn bơm công suất cao tương ứng cũng được chia tỷ lệ hàng loạt.
Nhỏ hơn, nhẹ hơn và ổn định hơn
Mối quan hệ giữa chip bán dẫn BPP và độ sáng của nguồn bơm
Ba năm trước, độ sáng của chip 9xxnm chủ yếu ở mức 3W/mm*mrad@12W-100μm chiều rộng dải và 2W/mm*mrad@18W-200μm chiều rộng dải.Dựa trên những con chip như vậy, BWT đạt được đầu ra kết hợp sợi quang 600W và 1000W 200μm NA0.22-1.
Hiện tại, độ sáng của chip 9xxnm đã đạt được chiều rộng dải 3,75W/mm*mrad@15W-100μm & chiều rộng dải 3W/mm*mrad@30W-230μm và hiệu suất quang điện về cơ bản được duy trì ở mức khoảng 60%.
Theo lý thuyết về sự sắp xếp không gian dày đặc [6], nó được tính toán theo hiệu suất ghép sợi trung bình là 78% (phát xạ laze từ chip đến đầu ra ghép sợi: kết hợp chùm không gian bước sóng đơn và kết hợp chùm phân cực không có VBG), và giả sử rằng chip hoạt động ở mức công suất cao nhất ( BPP của chip khác nhau ở các dòng điện khác nhau), chúng tôi đã biên soạn một bản đồ dữ liệu như sau:

cao (1)

* Độ sáng của chip VS Công suất đầu ra của khớp nối sợi có đường kính lõi khác nhau

Từ hình trên có thể thấy rằng khi một sợi quang nhất định (đường kính lõi và NA được cố định) đạt được đầu ra ghép nối nguồn cụ thể, đối với các chip có độ sáng khác nhau, số lượng chip cũng khác nhau, khối lượng và trọng lượng của nguồn bơm cũng khác nhau.Đối với các yêu cầu bơm của laser sợi quang, nếu chọn nguồn bơm làm từ các chip trên với độ sáng khác nhau, thì trọng lượng và thể tích của laser sợi quang có cùng công suất là hoàn toàn khác nhau và cấu hình của hệ thống làm mát bằng nước cũng vậy. khá khác nhau.
Hiệu quả cao, kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ là xu hướng tất yếu trong việc phát triển các nguồn sáng laser trong tương lai (dù là laser diode, laser trạng thái rắn hay laser sợi quang), và độ sáng, hiệu quả và sức mạnh của chip bán dẫn đóng vai trò quyết định trong đó .
Trọng lượng nhẹ, độ sáng cao, nguồn bơm công suất lớn
Để thích ứng với bộ kết hợp sợi quang, chúng tôi đã chọn các thông số kỹ thuật sợi phổ biến: 135μm NA0.22 và 220μm NA0.22.Thiết kế quang học của hai nguồn bơm áp dụng sự sắp xếp không gian dày đặc và kết hợp chùm tia phân cực.
Trong số đó, 420WLD sử dụng chip 3,75W/mm*mrad@15W và sợi quang 135μm NA0,22, đồng thời có khóa bước sóng VBG, đáp ứng yêu cầu khóa sóng công suất 30-100% và hiệu suất quang điện là 41% .Thân LD được làm bằng vật liệu hợp kim nhôm và cấu trúc bánh sandwich [5].Các chip trên và dưới chia sẻ kênh làm mát bằng nước, giúp cải thiện việc sử dụng không gian.Sự sắp xếp điểm sáng, quang phổ và công suất đầu ra (công suất trong sợi quang) được thể hiện trong hình:

cao (2)
*420W@135μm NA0,22 LD

Chúng tôi đã chọn 6 LD để kiểm tra sốc và rung ở nhiệt độ cao và thấp.Dữ liệu thử nghiệm như sau:

cao (3)
* Kiểm tra tác động ở nhiệt độ cao và thấp

cao (4)
*Kiểm tra độ rung

1000WLD sử dụng chip 3W/mm*mrad@30W và sợi quang 220μm NA0.22, lần lượt đạt được công suất kết hợp sợi quang 915nm và 976nm là 1000W và hiệu suất quang điện>44%.Thân máy LD cũng được làm bằng vật liệu hợp kim nhôm.Để theo đuổi tỷ lệ công suất trên khối lượng cao hơn, lớp vỏ LD đã được đơn giản hóa với điều kiện đảm bảo độ bền kết cấu.Chất lượng LD, sắp xếp điểm và công suất đầu ra (công suất trong sợi quang) như sau:

cao (5)
*1000W@220μm NA0,22 LD

Để cải thiện độ tin cậy của nguồn bơm, sợi quang đầu khớp nối sử dụng công nghệ lọc ánh sáng phủ và kết hợp nắp đầu thạch anh, làm cho nhiệt độ của sợi bên ngoài nguồn bơm gần với nhiệt độ phòng.Sáu LD 976nm đã được chọn cho các thử nghiệm sốc và rung ở nhiệt độ cao và thấp.Kết quả kiểm tra như sau:

cao (6)
* Kiểm tra tác động ở nhiệt độ cao và thấp
* Kiểm tra tác động ở nhiệt độ cao và thấp

cao (7)
*Kiểm tra độ rung

Phần kết luận
Đạt được đầu ra có độ sáng cao phải trả giá bằng hiệu suất quang điện, nghĩa là không thể đạt được công suất đầu ra cao nhất và hiệu suất quang điện cao nhất cùng một lúc, điều này được xác định bởi độ sáng của chip và tần số chuẩn hóa của khớp nối chất xơ.Trong công nghệ kết hợp chùm tia không gian nhiều ống đơn, độ sáng và hiệu quả luôn là mục tiêu không thể đạt được cùng một lúc.Sự cân bằng giữa hiệu suất quang điện và công suất phải được xác định theo ứng dụng cụ thể.

Người giới thiệu
[1] Mller Friedrich, Krmer Ria G., Matzdorf Christian, và cộng sự, “Phân tích hiệu suất nhiều kW của thiết lập bộ tạo dao động và bộ khuếch đại đơn chế độ pha tạp Yb,” Fiber Lasers XVI: Công nghệ và Hệ thống (2019).
[2] Gapontsev V, Fomin V, Ferin A, và cộng sự, “Laser sợi quang công suất cực cao có giới hạn nhiễu xạ,” Quang tử trạng thái rắn nâng cao (2010).
[3] Haoxing Lin, Li Ni, Kun Peng, và cộng sự, “Laser sợi quang pha tạp YDF sản xuất trong nước của Trung Quốc đạt công suất 20kW từ một sợi đơn,” Tạp chí Laser Trung Quốc, 48(09),(2021).
[4] Cong Gao, Jiangyun Dai, Fengyun Li, và cộng sự, “Sợi Aluminophosphosilicate pha tạp Ytterbium 10 kW tự chế để bơm song song,” Tạp chí Laser Trung Quốc, 47(3), (2020).
[5] Dan Xu, Zhijie Guo, Tujia Zhang, và cộng sự, "Nguồn bơm laser diode độ sáng cao 600 W," Spie Laser,1008603,(2017).
[6] Dan Xu, Zhijie Guo, Di Ma, et al, "Laser đi-ốt trực tiếp cấp KW có độ sáng cao," Công nghệ la-de đi-ốt công suất cao XVI, Công nghệ la-de đi-ốt công suất cao XVI, (2018).
Được thành lập vào năm 2003, BWT là nhà cung cấp dịch vụ giải pháp laser toàn cầu.Với sứ mệnh "Hãy để ước mơ dẫn dắt ánh sáng" và các giá trị của "Đổi mới vượt trội", công ty cam kết tạo ra các sản phẩm laser tốt hơn và cung cấp laser diode, laser sợi quang, các sản phẩm và giải pháp laser cực nhanh cho khách hàng toàn cầu.Cho đến nay, hơn 10 triệu tia laser BWT đang chạy ổn định trực tuyến tại hơn 70 quốc gia và khu vực trên thế giới.


Thời gian đăng: May-11-2022