Défis rencontrés par les lasers à fibre continue dopés au thulium de haute puissance

Défis rencontrés par les lasers à fibre continue dopée au thulium de haute puissance. Au cours des deux dernières décennies, la puissance de sortie des lasers à fibre continue dopée au thulium a considérablement augmenté. La puissance de sortie d'un seul oscillateur entièrement fibre a dépassé 500 W ; la structure MOPA entièrement en fibres a atteint une puissance de sortie de kilowatts. Cependant, de nombreux problèmes limitent encore de nouvelles améliorations en matière de puissance.

Tout d'abord, lorsque la puissance augmente, le système génère une grande quantité de chaleur, ce qui affectera sérieusement l'augmentation de la puissance de sortie et la stabilité du laser, et peut même endommager le laser. Une dissipation efficace de la chaleur est donc cruciale. En utilisant une structure d'amplification à plusieurs étages, la distribution de chaleur du système peut être efficacement dispersée et la pression sur la gestion thermique est réduite. L’utilisation d’une source de pompe avec une longueur d’onde proche de celle du laser peut réduire les pertes quantiques et la production de chaleur. En outre, certaines nouvelles fibres optiques dotées de bonnes propriétés de dissipation thermique, telles que les fibres optiques à gaine métallique, offrent également de nouvelles idées en matière de gestion thermique.

Deuxièmement, plus la puissance de sortie du laser est élevée, plus l’effet non linéaire de la fibre optique sur l’augmentation de puissance sera évident. Certaines nouvelles fibres à cristaux photoniques à grand champ mode ont des seuils non linéaires plus élevés, ce qui peut réduire efficacement l'impact des effets non linéaires.

Outre l'influence de la température et des effets non linéaires, les performances des dispositifs à fibre optique de 2 µm limitent également dans une certaine mesure l'amélioration de la puissance de sortie. Lorsque la puissance dépasse la puissance maximale du dispositif à fibre optique, celui-ci sera endommagé et une puissance élevée provoque une augmentation de la température qui affecte les performances des dispositifs à fibre optique.

Par conséquent, le développement de dispositifs à fibre optique à haute stabilité et à haute résistance à la puissance constitue un moyen important d’augmenter encore la puissance de sortie des lasers à fibre dopée au thulium. De plus, l’efficacité d’absorption de la lumière de pompe par la fibre à gain et la luminosité de la source de pompe sont également des facteurs importants affectant l’augmentation de puissance.

D'une manière générale, l'amélioration de la puissance de sortie des lasers à fibre dopée au thulium peut commencer par la réalisation d'un contrôle efficace de la température, le développement de fibres dopées au thulium à haut rendement, la résolution des effets non linéaires, l'amélioration des performances des dispositifs à fibre, l'optimisation de la structure du système et l'amélioration de la source de pompe. luminosité.