थ्यूलियम डोप्ड फाइबर लेजर पावर

हाल के वर्षों में, थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर ने कॉम्पैक्ट संरचना, अच्छी बीम गुणवत्ता और उच्च क्वांटम दक्षता जैसे अपने फायदों के कारण अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है। उनमें से, उच्च-शक्ति निरंतर थ्यूलियम-डोपेड फाइबर लेजर का चिकित्सा देखभाल, सैन्य सुरक्षा, अंतरिक्ष संचार, वायु प्रदूषण का पता लगाने और सामग्री प्रसंस्करण जैसे कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। पिछले लगभग 20 वर्षों में, उच्च-शक्ति निरंतर थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर तेजी से विकसित हुए हैं, और वर्तमान अधिकतम उत्पादन शक्ति किलोवाट स्तर तक पहुंच गई है। इसके बाद, आइए ऑसिलेटर और एम्प्लीफिकेशन सिस्टम के पहलुओं से थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर के बिजली सुधार पथ और विकास के रुझान पर एक नजर डालें।

शुरुआती थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर के पंप स्रोत में आमतौर पर कम-शक्ति वाले 1064 एनएम YAG लेजर या 790 एनएम डाई लेजर का उपयोग किया जाता है। पंप स्रोत की कम शक्ति और उस समय बैकवर्ड डॉप्ड फाइबर तैयारी प्रक्रिया की सीमाओं के कारण, थ्यूलियम-डॉप्ड फाइबर लेजर की आउटपुट पावर केवल वाट स्तर में थी। डबल-क्लैडिंग पंप प्रौद्योगिकी की शुरूआत और उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर प्रौद्योगिकी की बढ़ती परिपक्वता के साथ, थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर की आउटपुट पावर भी लगातार बढ़ रही है।

1998 में, जैक्सन एट अल। यूके में मैनचेस्टर विश्वविद्यालय से एक पंप स्रोत के रूप में 790 एनएम सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग किया गया और 5.4 डब्ल्यू की अधिकतम आउटपुट पावर के साथ स्थानिक रूप से संरचित लगातार ट्यून करने योग्य थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर बनाने के लिए क्लैडिंग पंपिंग तकनीक का उपयोग किया गया। 2007 में, एक थ्यूलियम- डोप्ड जर्मेनेट फाइबर लेजर विकसित किया गया था। प्रायोगिक उपकरण चित्र 1 में दिखाया गया है। सिंगल-एंड पंपिंग मोड के तहत, 1900 एनएम पर 64 डब्ल्यू का निरंतर लेजर आउटपुट प्राप्त किया गया था। उच्च आउटपुट पावर प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने डबल-एंड पंपिंग का उपयोग किया और 40 सेमी लंबे गेन फाइबर का उपयोग किया, और अंत में 104 डब्ल्यू का 1900 एनएम निरंतर लेजर आउटपुट प्राप्त किया।

2009 में, हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी ने ऑल-फाइबर रैखिक गुहा संरचना के साथ एक थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर विकसित किया। इसमें एक परावर्तक फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग और थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर अंत चेहरे द्वारा गठित फ्रेस्नेल प्रतिबिंब एक गुंजयमान गुहा बनाने के लिए होता है। इसे 793 एनएम एलडी द्वारा पंप किया जाता है। अंत में, 39.4 W की आउटपुट पावर प्राप्त हुई। इसके अलावा, उन्होंने एफबीजी और डाइक्रोइक दर्पणों को क्रमशः उच्च-प्रतिबिंब कप्लर्स के रूप में उपयोग करने पर प्राप्त आउटपुट पावर और वर्णक्रमीय विशेषताओं की तुलना की, और पाया कि ऑल-फाइबर संरचना की ढलान दक्षता कम थी और थ्रेशोल्ड पावर अधिक थी। स्थानिक संरचना की तुलना में, ऑल-फाइबर संरचना शुरू में ऑप्टिकल फाइबर डिवाइस के प्रदर्शन और स्प्लिसिंग की गुणवत्ता द्वारा सीमित थी, और इसके फायदे स्पष्ट नहीं थे। ऑप्टिकल फाइबर डिवाइस तैयारी तकनीक और स्प्लिसिंग स्तर के निरंतर सुधार के साथ, सभी-फाइबर संरचनाओं ने धीरे-धीरे बड़े फायदे दिखाए हैं।

उसी वर्ष, स्थानिक संरचना पर आधारित एक उच्च-शक्ति वाले थ्यूलियम-डॉप्ड फाइबर लेजर ने 25 माइक्रोन के कोर व्यास और 0.08 के संख्यात्मक एपर्चर (एनए) के साथ थ्यूलियम-डॉप्ड फाइबर को पंप करने के लिए 793 एनएम एलडी का उपयोग किया, और हासिल किया 300 डब्लू का एकल-मोड लेजर आउटपुट। बाद में, एक समान संरचना के साथ, 40 μm के कोर व्यास और 0.2 के संख्यात्मक एपर्चर के साथ एक बड़े-मोड फ़ील्ड फाइबर का उपयोग 885 के 2040 एनएम मल्टी-मोड लेजर आउटपुट प्राप्त करने के लिए किया गया था। डब्ल्यू, जो एकल थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर ऑसिलेटर द्वारा प्राप्त अधिकतम आउटपुट पावर है।

2014 में, सिंघुआ विश्वविद्यालय ने एक ऑल-फाइबर रैखिक गुहा संरचना के साथ एक उच्च-शक्ति थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर की सूचना दी, जिसमें फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग और 3 मीटर लंबा गेन फाइबर शामिल था। 70 वॉट की अधिकतम उत्पादन शक्ति वाले सात 790 एनएम एलडी का उपयोग पंप स्रोतों के रूप में किया गया था। अंत में, 227 W की आउटपुट पावर प्राप्त हुई। उसी वर्ष, नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ डिफेंस टेक्नोलॉजी ने ऑल-फाइबर स्ट्रेट कैविटी संरचना के साथ उच्च दक्षता वाली संकीर्ण लिनिविथ थ्यूलियम-डोपेड फाइबर लेजर बनाने के लिए पंप स्रोतों के रूप में दो उच्च-शक्ति 1173 एनएम रमन फाइबर लेजर (आरएफएल) का उपयोग किया, और आख़िरकार 96 वॉट पावर का आउटपुट हासिल हुआ। यह 1200 एनएम के करीब पंप तरंग दैर्ध्य और सैकड़ों वाट के क्रम में आउटपुट पावर वाला पहला रिपोर्ट किया गया थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर था। इसने थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर की आउटपुट पावर बढ़ाने के लिए एक बहुत ही आशाजनक पंपिंग समाधान भी प्रदान किया।

2015 में, Huazhong यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी ने ऑल-फाइबर रैखिक गुहा संरचना के साथ थ्यूलियम-डोपेड फाइबर लेजर बनाने के लिए स्व-निर्मित थ्यूलियम-डोप्ड डबल-क्लैड सिलिका फाइबर का उपयोग किया। इसमें पंपिंग के लिए तीन उच्च-शक्ति 793 एनएम एलडी का उपयोग किया गया और 121 डब्ल्यू की आउटपुट पावर प्राप्त की गई। यह 1915 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर सैकड़ों वाट की आउटपुट पावर प्राप्त करने के लिए घरेलू थ्यूलियम-डोप्ड ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करने का पहला मौका है। इसके अलावा, प्रयोगों में पाया गया कि गेन फाइबर के आंतरिक क्लैडिंग व्यास को बढ़ाने से बेहतर गर्मी अपव्यय प्राप्त किया जा सकता है, जो थ्यूलियम-डोप्ड फाइबर लेजर के थर्मल प्रबंधन और शक्ति सुधार के लिए विचार भी प्रदान करता है।