BWT назарияи ҷойгиршавии зичии фазоро (DSBC) пешниҳод кард ва дурустии DSBC-ро тавассути озмоиши манбаи насоси сатҳи киловатт тасдиқ кард.Дар айни замон, қудрати як қубур ба 15W-30W@BPP≈5-12mm *mrad зиёд карда шудааст ва самаранокии электро-оптикӣ>60% мебошад, ки ба манбаи насоси пурқувват дар якҷоягӣ бо баромади нах имкон медиҳад, ки баландтаринро нигоҳ дорад. баромади равшанӣ ҳангоми кам кардани ҳаҷм, Вазнро кам кардан ва самаранокии табдилдиҳии электро-оптикиро беҳтар кардан мумкин аст.
Бо истифода аз чипи ҷорӣ, BWT мутаносибан як манбаи насосро бо диаметри асосии 135μm NA0.22 баромади нахи-пайванди 420W дарозии мавҷ басташуда дар 976nm, сифат ≈ 500g амалӣ кард;ва диаметри асосии 220μm NA0.22 нахи пайваст баромади 1000W ягонаи мавҷҳои дарозии 976nm (ё 915nm), сифати ≈ 400g манбаи насос.
Дар оянда, бо баланд бардоштани равшании микросхемаҳои нимноқилӣ ва самаранокии электрооптикӣ, манбаъҳои насоси сабук ва пурқувват дар истеҳсоли манбаъҳои нури лазерии нахи пурқувват нақши ивазнашаванда хоҳанд дошт ва ба рушди барномаҳои саноатӣ.
Муқаддима
Лазерҳои нахи аз сабаби сифати аълои чӯб ва қобилиятҳои фасеҳи густариши қувваи худ (комбайнҳои нахи) босуръат афзоиш ёфтанд.Дар солҳои охир, лазерҳои нахи ягонаи нахи ягона бо TMI (ноустувории реҷаи transverse) ва эффектҳои SRS маҳдуд карда мешаванд ва қудрати осцилляторҳои лазерии нахи насосии нимноқил бо 5 кВ маҳдуд аст.
[1].Дар қувватдиҳандаи лазерӣ низ дар 10 кВт қатъ карда мешавад
[2].Гарчанде ки қувваи баромадро тавассути афзоиши мувофиқи диаметри аслӣ метавон зиёд кард, сифати нури баромад низ -1 коҳиш меёбад.Бо вуҷуди ин, талабот оид ба беҳтар кардани равшании манбаъҳои насоси нимноқилӣ ҳанӯз ҳам таъхирнопазир аст.
Талабот ба сифати чӯб дар барномаҳои коркарди саноатӣ ҳатман як ҳолати ягона нестанд.Бо максади зиёд кардани иктидори якнахи як-чанд режими пастсифат ичозат дода мешавад.То ба ҳол, манбаъҳои нури лазерии чанд режими якнахи ва чӯби омехта дар асоси насоси 976 нм зиёда аз 5 кВт Бо барномаҳои партиявӣ (асосан буридан ва кафшери маводи металлӣ), истеҳсоли манбаъҳои насоси пуриқтидори мувофиқ инчунин миқёси партия аст.
Хурдтар, сабуктар ва устувортар
Муносибати байни чипи нимноқил BPP ва равшании манбаи насос
Се сол пеш дурахши микросхемаҳои 9xxnm асосан дар сатҳи паҳнои рахи 3W/mm*mrad@12W-100μm ва 2W/mm*mrad@18W-200μm паҳнои рахи буд.Дар асоси чунин микросхемаҳои, BWT 600W ва 1000W 200μm NA0.22 баромади нахи-1 ба даст меорад.
Дар айни замон, равшании микросхемаҳои 9xxnm ба 3,75 Вт / мм * мрад @ 15 Вт-100 мкм ва паҳнои рахи 3 Вт / мм * мрад @ 30 Вт-230 мкм расидааст ва самаранокии электро-оптикӣ асосан тақрибан 60% нигоҳ дошта мешавад.
Мувофиқи назарияи ҷойгиршавии зичии фазоӣ [6], он аз рӯи самаранокии миёнаи пайвастшавии нах 78% ҳисоб карда мешавад (пардохти лазерӣ аз чип ба баромади нах: якҷоякунии нури фазоӣ як мавҷи дарозӣ ва якҷоякунии шуои поляризатсия бидуни VBG), ва тахмин карда мешавад, ки чип бо қувваи баландтарин кор мекунад (чипи BPP дар ҷараёнҳои гуногун фарқ мекунад), мо харитаи маълумотро ба таври зерин тартиб додем:
* Равшании Chip VS Диаметри асосии Coupling Нахи Coupling Ҳокимият
Аз расми дар боло овардашуда маълум мешавад, ки вақте ки нахи муайян (диаметри аслӣ ва NA собит аст) ҳосили мушаххаси пайвасти барқро ба даст меорад, барои микросхемаҳои дорои равшании гуногун, шумораи микросхемаҳои гуногун ва ҳаҷм ва вазни манбаи насос гуногун аст. низ гуногунанд.Барои талаботи насосии лазерии нахи, агар манбаи насоси аз микросхемаҳои дар боло овардашуда бо равшании гуногун интихоб карда шавад, вазн ва ҳаҷми лазери нахи ҳамон қудрат комилан фарқ мекунад ва конфигуратсияи системаи хунуккунии об низ тамоман дигар.
Самаранокии баланд, андозаи хурд ва вазни сабук тамоюли ногузир дар рушди манбаъҳои нури лазерии оянда (хоҳ лазерҳои диодӣ, хоҳ лазерҳои ҳолати сахт ё лазерҳои нахӣ) мебошанд ва равшанӣ, самаранокӣ ва қудрати микросхемаҳои нимноқилӣ дар он нақши ҳалкунанда мебозанд. .
Сабук, равшании баланд, манбаи насоси пурқувват
Барои мутобиқ шудан ба комбайни нах, мо мушаххасоти умумии нахи интихоб кардем: 135μm NA0.22 ва 220μm NA0.22.Тарҳрезии оптикии ду манбаи насос сохтори зичи фазоӣ ва омезиши нури поляризатсияро қабул мекунад.
Дар байни онҳо, 420WLD чипи 3.75W / мм * mrad @ 15W ва нахи 135μm NA0.22-ро қабул мекунад ва қулфи дарозии мавҷҳои VBG дорад, ки ба талаботи қулфи мавҷи барқ 30-100% ҷавобгӯ аст ва самаранокии электро-оптикӣ 41% аст. .Ҷисми LD аз маводи хӯлаи алюминий ва сохтори сэндвич сохта шудааст [5].Чипҳои болоӣ ва поёнӣ канали сардшавии обро тақсим мекунанд, ки истифодаи фазоро беҳтар мекунад.Тартиби нуқтаҳои рӯшноӣ, спектр ва қувваи барқ (қувваи нах) дар расм нишон дода шудааст:
*420W@135μm NA0.22 LD
Мо 6 LD-ро барои санҷишҳои зарбаи ҳарорати баланд ва паст ва ларзиш интихоб кардем.Маълумоти санҷишӣ чунинанд:
* Санҷиши таъсири ҳарорати баланд ва паст
* Санҷиши ларзиш
1000WLD чипи 3W/mm*mrad@30W ва нахи 220μm NA0.22-ро қабул мекунад, ки мутаносибан 915нм ва 976нм баромади нахи 1000Вт ба даст меорад ва самаранокии электро-оптикӣ >44% аст.Ҷисми LD инчунин аз маводи хӯлаи алюминий сохта шудааст.Бо мақсади ба даст овардани таносуби баландтари қувваи масса, қабати LD бо шарти таъмини қувваи сохтор содда карда шудааст.Сифати LD, ҷойгиршавии нуқта ва қувваи баромад (қувваи нах) чунинанд:
*1000W@220μm NA0.22 LD
Бо мақсади баланд бардоштани эътимоднокии манбаи насос, нахи охири пайвасткунаки кварц синтези сарпӯши кварц ва технологияи филтркунии рӯшноиро қабул мекунад, ки ҳарорати нахро берун аз манбаи насос ба ҳарорати хонагӣ наздик мекунад.Шаш 976nmLD барои санҷишҳои зарбаи ҳарорати баланд ва паст ва ларзиш интихоб карда шуданд.Натиҷаҳои санҷиш чунинанд:
* Санҷиши таъсири ҳарорати баланд ва паст
* Санҷиши таъсири ҳарорати баланд ва паст
* Санҷиши ларзиш
Хулоса
Ба даст овардани ҳосили баланди равшанӣ аз ҳисоби самаранокии электро-оптикӣ ба даст меояд, яъне қувваи баландтарини баромад ва баландтарин самаранокии электро-оптикиро дар як вақт ба даст овардан мумкин нест, ки бо равшании чип ва басомади муқарраршудаи пайвастшавӣ муайян карда мешавад. нах.Дар як чӯбчаи фазоии бисёрҷонибаи як найчаи технология, равшанӣ ва самаранокӣ ҳамеша ҳадафҳое мебошанд, ки дар як вақт ба даст омада наметавонанд.Тавозуни самаранокии электро-оптикӣ ва қудрат бояд мувофиқи истифодаи мушаххас муайян карда шавад.
Иқтибосҳо
[1] Мллер Фридрих, Крмер Риа Г., Матздорф Кристиан, ва дигарон, "Таҳлили бисёр кВт-и иҷрои пурқувваткунандаи монолитии як-режими Yb ва насби осциллятор," Fiber Lasers XVI: Технология ва системаҳо (2019).
[2] Гапонцев В, Фомин В, Ферин А, ва дигарон, “Лазерҳои нахи ултра-баланди дифраксионии маҳдуд,” Фотоникаи пешрафтаи ҳолати сахт (2010).
[3] Ҳаоксин Лин, Ли Ни, Кун Пенг, ва дигарон, "Лазери дар дохили Чин истеҳсолшудаи YDF нахи аз як нахи ягона 20 кВт баромад кард", Маҷаллаи Лазерҳои Чин, 48(09),(2021).
[4] Конг Гао, Цзянюн Дай, Фэнгюн Ли, ва дигарон, "Нахи 10-кВт-и итербиум-допшудаи алюминофосфосиликати хонагӣ барои насоси тандемӣ", Маҷаллаи Лазерҳои Чин, 47(3), (2020).
[5] Дан Сю, Жижи Гуо, Туҷя Чжан, ва дигарон, "Манбаи насоси лазерии 600 Вт баланд," Spie Laser, 1008603, (2017).
[6] Дан Сю, Чжижие Гуо, Ди Ма, ва дигарон, "Лазери мустақими диодҳои дараҷаи баланди равшании KW," Технологияи баландқудрати диодҳои лазерӣ XVI, Технологияи баландсифати лазерии диод XVI, (2018).
Дар соли 2003 таъсис ёфтааст, BWT як провайдери глобалии хидматрасонии ҳалли лазерӣ мебошад.Бо рисолати "Бигзор орзу нурро бардорад" ва арзишҳои "Инноватсияи барҷаста" ширкат ӯҳдадор аст, ки маҳсулоти беҳтари лазерӣ эҷод кунад ва лазерҳои диодӣ, лазерҳои нахи, маҳсулоти лазерии ултраfast ва ҳалли худро барои муштариёни ҷаҳонӣ таъмин кунад.То ба имрӯз, зиёда аз 10 миллион лазерҳои BWT дар беш аз 70 кишвар ва минтақаҳои ҷаҳон устуворона кор мекунанд.
Вақти фиристодан: 11-уми май-2022