섬유 레이저 기술

고출력 광섬유 레이저 및 클래딩 펌프 기술

이중 클래드 광섬유의 출현은 의심할 여지 없이 광섬유 분야에서 획기적인 발전입니다. 고출력 고출력 광증폭기의 생산이 현실화되었습니다. E Snitzer가 1988년에 클래딩 펌프 파이버 레이저를 처음 설명한 이후 클래딩 펌핑 기술은 파이버 레이저 및 파이버 증폭기에 널리 사용되어 고출력 파이버 레이저를 생산하는 데 선호되는 방법이 되었습니다.

클래딩 펌핑 기술은 ① 섬유 코어, ② 내부 클래딩, ④ 외부 클래딩, 네 가지 레이어로 구성됩니다. 내부 클래딩(내부 클래딩은 일반적으로 타원형, 사각형, 매화, D자형, 육각형 등을 포함한 특수한 모양의 구조를 채택함)에 펌프 광을 결합하고 빛은 내부 클래딩과 외부 사이를 전달합니다. 클래딩 (일반적으로 원형으로 설계됨) 앞뒤로 반사되어 단일 모드 광섬유 코어를 여러 번 통과하여 흡수됩니다. 이러한 광섬유 구조에서는 펌프 광이 단일 모드 레이저일 필요가 없으며 광섬유 전체 길이를 펌핑할 수 있습니다. 따라서 고출력 다중 모드 레이저 다이오드 어레이를 펌프 소스로 사용할 수 있습니다. 펌프 에너지의 70% 이상을 섬유 코어에 간접적으로 전달하여 펌핑 효율이 크게 향상됩니다.

클래딩 펌프 기술의 특성은 다음과 같은 측면에서 이러한 유형의 레이저의 탁월한 성능을 결정합니다.

1. 고출력

다중 모드 펌프 다이오드 모듈 그룹은 100와트의 광 전력을 방출할 수 있습니다. 다중 모드 펌프 다이오드를 병렬로 배열하여 다음과 같은 설계가 가능합니다. 출력이 매우 높은 광섬유 레이저입니다.

2. 열전 냉각기가 필요하지 않습니다.

이 고전력 광역 다중 모드 다이오드는 매우 높은 온도에서 작동할 수 있으며 간단한 공기 냉각과 저렴한 비용만 필요합니다.

3. 매우 넓은 펌프 파장 범위

고출력 광섬유 레이저의 활성 클래딩 광섬유는 에르븀/이터븀 희토류 원소로 도핑되어 있으며 광파 흡수율이 넓고 평탄합니다. 영역(930-970nm)이므로 펌프 다이오드에는 어떤 유형의 파장 안정화 장치도 필요하지 않습니다.

4. 고효율

펌프 빛은 단일 모드 광섬유를 여러 번 통과합니다. 코어이므로 활용률이 높습니다.

5. 높은 신뢰성

다중 모드 펌프 다이오드는 단일 모드 펌프 다이오드보다 훨씬 안정적입니다. 기하학적으로 넓은 표면으로 인해 레이저 단면의 광 출력 밀도가 매우 낮아지고 활성 표면을 통과하는 전류 밀도도 매우 낮습니다. 결과적으로 펌프 다이오드는 100만 시간 이상의 안정적인 작동 수명을 갖습니다.

클래딩 펌핑 파이버 레이저를 구현하는 기술은 선형 캐비티 싱글 엔드 펌핑, 선형 캐비티 더블 엔드 펌핑, 전체 파이버 링 캐비티 더블 클래딩 파이버 레이저의 세 가지 범주로 요약할 수 있습니다. 이중 클래드 파이버 레이저는 이 세 가지 기본 유형에서 확장될 수 있습니다.

OFC-2002의 문서는 이 구조를 사용하여 출력 전력 3.8W, 임계값 1.7W, 최대 85%의 틸트 효율을 갖춘 새로운 클래딩 펌프 파이버 레이저를 구현합니다. [1 ]. 제품 기술 측면에서는 미국 IPG사가 700W 이터븀 첨가 이중 클래드 파이버 레이저를 개발하고 2000W 파이버 레이저를 출시한다고 발표했다.