Pystysuora pinodiodilaser Jos lasertekniikan alalla on selkeä suuntaus, se on kuitulaserien nousu. Suuritehoisissa leikkaus- ja hitsaussovelluksissa kuitulaserit ovat olleet suuritehoisilla CO2-lasereilla ja puolijohdelasereilla tarttuneet suureen markkinaosuuteen. Tällä hetkellä jotkut valtavirran kuitulaserivalmistajat etsivät monia uusia sovelluksia vastaamaan markkinoiden kysyntään.
Suuritehoisissa kuitulasereissa yksimoodijärjestelmillä on tyydyttävät ominaisuudet: niillä on suuri kirkkaus, ne voivat keskittyä muutamaan mikroniin korkeimpaan lujuuteen. Niillä on myös suurin tarkennussyvyys, pystysuora pinodiodilaseri, mikä tekee niistä ihanteelliset etäkoneistukseen.
Mitkä ovat yksimoodisten suuritehoisten kuitulaserien haasteet? Nämä haasteet voidaan jakaa kolmeen pääalueeseen: a) parannettu pumppaus, b) aktiivisten kuitujen suunnittelu, joilla on pienet optiset häviöt ja jotka toimivat vain yksimoodikäytössä, ja c) tuloksena olevan säteilyn oikea mittaus. Tässä artikkelissa oletetaan, että haaste a) voidaan ratkaista erittäin kirkkailla laserdiodeilla ja sopivilla kytkentätekniikoilla, Vertical Stack Diod Laser, joten keskitymme kahteen muuhun haasteeseen.
Aktiivisen kuidun suunnittelussa suuritehoiselle yksimoodikäytölle, pystysuora pinodiodilaserille, on optimoitavissa kaksi yleistä parametria: seostaminen ja geometria. Kaikki parametrit on määritettävä minimihäviön, yksimoodikäytön ja lopullisen suuritehoisen vahvistuksen saavuttamiseksi. Täydellinen kuituvahvistin tuottaa yli 90% korkeasta muunnosnopeudesta, täydellisestä säteen laadusta ja lähtötehosta, jota rajoittaa vain käytettävissä oleva pumpun teho.
Yksimoodijärjestelmän nostaminen suuremmalle teholle voi kuitenkin johtaa suurempaan tehotiheyteen aktiivisessa ytimessä, lisääntyneeseen lämpökuormitukseen ja moniin epälineaarisiin optisiin vaikutuksiin, kuten stimuloituun Raman-sirontaan (SRS) ja stimuloituun Brillouin-sirontaan (SBS). .
Silmiinpistävin on ytterbiumilla seostetun kvartsikuidun tyypillinen vaikutus, ja se tunnetaan hyvin alkuaikoina, jolloin kuitulaserit eivät ole yhtä puhtaita kuin nykyään, ja tämä on fototaksia. Tässä prosessissa materiaaliin muodostuu lasermateriaalin vuorovaikutuksesta johtuva pystysuora pinodiodilaseri, vikakeskus tai värikeskus. Tämä vaikutus on loinen: se muuntaa pumpun fotonit lämpöksi, mikä johtaa pienempään suurennukseen ja lisääntyneeseen lämpökuormitukseen.