Bil-lejżers tal-fibra b'mod wieħed li jilħqu 10KW u lejżers tal-fibra b'ħafna modi li jilħqu 50KW, il-lejżers tal-fibra qed joħorġu mill-qasam industrijali u jidħlu applikazzjonijiet militari, u jsiru kandidat għal armi tal-laser ta 'enerġija għolja skjerati fuq il-kamp tal-battalja.
Fl-ewwel jiem tat-teknoloġija tal-lejżer, l-aħjar mod biex tinkiseb output tal-lejżer ta 'qawwa għolja kien li tiġi estratta l-enerġija minn volumi kbar ta' materjal tal-lejżer. Għad hemm xi applikazzjonijiet li jużaw dan l-approċċ, bħall-Faċilità Nazzjonali tat-Tqabbid (NIF) fil-Lag Trent National Laboratory, li juża amplifikaturi kbar tal-ħġieġ biex jamplifika l-impulsi għal 1.8 M. Iżda għal ħafna applikazzjonijiet industrijali, il-fibra drogata bl-itterbju saret il- għażla ideali għal midja tal-lejżer ta 'qawwa għolja.
Lejżers tal-fibra mxew triq twila f'termini ta 'qawwa minn meta Elilas Snitzer ivvinta l-ewwel laser tal-fibra fl-1963. F'Ġunju 2009, IPG Photonics ħarġet laser tal-fibra b'mod wieħed b'mewġ kontinwu b'qawwa tal-ħruġ ta' 10KW fil-Laser Show ta 'Munich u il-Konferenza tal-Laser u Semikondutturi ta' Stat Solidu ospitata mis-Soċjetà tal-Professjonisti tal-Enerġija Diretta (DEPS). Bi Shiner, viċi president tas-swieq industrijali f'IPG Photonics, qal li IPG ipproduċa lejżers tal-fibra multimode b'potenzi tal-ħruġ sa 50kW, u Raytheon ttestja l-applikazzjonijiet potenzjali tagħhom bħala armi tal-lejżer. Madankollu, in-negozju ewlieni ta 'IPG għadu għal applikazzjonijiet ta' pproċessar ta 'materjal industrijali, mill-qtugħ ta' wejfers tas-silikon għal ċelloli solari għal iwweldjar robotiku ta 'pjanċi tal-metall.
Għaliex tagħżel fibra?
Simili għal lejżers oħra ppumpjati bid-dijodu, lejżers tal-fibra essenzjalment jikkonvertu lejżers tal-pompa ta 'kwalità baxxa f'outputs tal-lejżer ta' kwalità ogħla, li jistgħu jintużaw f'ħafna oqsma bħal trattament mediku, ipproċessar ta 'materjal u armi tal-lejżer. F'termini tal-kisba ta 'output ta' qawwa għolja, il-lejżers tal-fibra għandhom żewġ vantaġġi importanti: wieħed huwa l-proċess mid-dawl tal-pompa għal dawl tal-ħruġ ta 'kwalità għolja, li għandu effiċjenza għolja ta' konverżjoni; l-ieħor huwa kapaċità tajba ta 'dissipazzjoni tas-sħana.
Ir-raġuni għaliex il-lejżers tal-fibra jistgħu jiksbu effiċjenza għolja hija prinċipalment minħabba l-ippumpjar tad-dijodu, għażla bir-reqqa tal-midja tad-doping tal-qligħ u disinn tal-fibra ottimizzat. Il-fibra ottika użata fil-lejżers tal-fibra b'qawwa għolja fiha qalba ta 'ġewwa drogata b'medja ta' qligħ u qalba ta 'barra li tillimita d-dawl tal-pompa. Id-dawl tal-pompa jista 'jidħol fil-qalba ta' barra mill-wiċċ tat-tarf tal-fibra, jew jiġi akkoppjat fil-qalba ta 'barra tul il-ġenb tal-fibra f'direzzjoni kważi parallela mal-assi tal-fibra (ara l-Figura 1). L-aħħar metodu jissejjaħ "ippumpjar tal-ġenb", iżda ma jfissirx li d-dawl tal-pompa jidħol fil-kavità tal-lejżer lateralment bħal laser bl-ingrossa. Ladarba d-dawl tal-pompa jiġi introdott fil-qalba ta 'barra, se jgħaddi ripetutament mill-qalba ta' ġewwa tul il-fibra biex jinkiseb ippumpjar effiċjenti. Sussegwentement, ir-radjazzjoni stimulata titwettaq tul il-qalba ta 'ġewwa u kontinwament takkumula l-enerġija biex toħroġ dawl tal-lejżer ta' intensità għolja.
Il-biċċa l-kbira tal-lejżers tal-fibra għandhom dopants, li huwa minħabba li l-mera selettiva tista 'tikseb telf ta' quantum żgħir (id-differenza tal-enerġija bejn il-foton tal-pompa u l-foton tal-ħruġ). Meta tuża dawl tal-pompa ta '975nm biex tipproduċi dawl tal-ħruġ ta' 1035nm, il-valur tat-telf tal-kwantum huwa biss 6%. B'paragun, it-telf quantum ta 'lejżer drogat bin-neodimju ppumpjat f'808 nm u joħroġ f'1064 nm huwa għoli daqs 20%. Telf quantum iżgħar jippermetti li l-effiċjenza tal-ippumpjar ottiku-ottiku tal-lejżers drogati bil-fibra jaqbeż is-60%, li, flimkien mal-effiċjenza tal-konverżjoni elettro-ottika ta '50% tad-dijodu tal-pompa, tfisser li l-effiċjenza totali tal-konverżjoni tal-laser tal-fibra tista' tilħaq 30 %.
L-istruttura tal-fibra għandha erja tal-wiċċ kbira għal kull unità ta 'volum, li tgħin lill-laser tal-fibra jxerred is-sħana, iżda anke bit-tkessiħ tal-ilma, id-dissipazzjoni tas-sħana tillimita l-prestazzjoni tagħha. Ħames snin ilu, ir-riċerkaturi ttamaw li joħorġu poteri ogħla billi jżidu l-livell tad-doping u d-daqs tal-qalba ta 'ġewwa, iżda Johan Nilsson tal-Università ta' Southampton qal li f'potenzi medji għoljin, minħabba li s-sħana residwa hija diffiċli biex titneħħa mill-fibra, " il-limitazzjoni tal-effett termali hija lura."
