მაღალი სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერების ტექნიკური ევოლუცია

მაღალი სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერების ტექნიკური ევოლუცია

ოპტიმიზაციაბოჭკოვანი ლაზერისტრუქტურა

1, კოსმოსური სინათლის ტუმბოს სტრუქტურა

ადრეული ბოჭკოვანი ლაზერები ძირითადად იყენებდნენ ოპტიკურ ტუმბოს გამომავალს,ლაზერიდაბალი გამომავალი სიმძლავრის გამო, ბოჭკოვანი ლაზერების გამომავალი სიმძლავრის სწრაფად და მოკლე დროში გასაუმჯობესებლად უფრო დიდი სირთულეა. 1999 წელს, ბოჭკოვანი ლაზერის კვლევისა და განვითარების სფეროში გამომავალი სიმძლავრე პირველად გადააჭარბა 10,000 ვატს, ბოჭკოვანი ლაზერის სტრუქტურა ძირითადად იყენებს ოპტიკური ორმხრივ ტუმბოს, ქმნის რეზონატორს, ხოლო ბოჭკოვანი ლაზერის დახრილობის ეფექტურობის კვლევამ 58.3% მიაღწია.
თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ბოჭკოვანი ტუმბოს სინათლისა და ლაზერული შეერთების ტექნოლოგიის გამოყენება ბოჭკოვანი ლაზერების შესამუშავებლად ეფექტურად აუმჯობესებს ბოჭკოვანი ლაზერების გამომავალი სიმძლავრეს, ამავდროულად არსებობს სირთულე, რაც ხელს არ უწყობს ოპტიკური ლინზის მიერ ოპტიკური გზის აგებას. როგორც კი ლაზერი უნდა გადაადგილდეს ოპტიკური გზის აგების პროცესში, მაშინ ოპტიკური გზის ხელახლა რეგულირებაც საჭიროა, რაც ზღუდავს ოპტიკური ტუმბოს სტრუქტურის ბოჭკოვანი ლაზერების ფართო გამოყენებას.

2, პირდაპირი ოსცილატორის სტრუქტურა და MOPA სტრუქტურა

ბოჭკოვანი ლაზერების განვითარებასთან ერთად, საფარის სიმძლავრის მოსაშორებელმა მოწყობილობებმა თანდათანობით ჩაანაცვლეს ლინზების კომპონენტები, რამაც გაამარტივა ბოჭკოვანი ლაზერების განვითარების ეტაპები და ირიბად გააუმჯობესა ბოჭკოვანი ლაზერების მოვლა-პატრონობის ეფექტურობა. განვითარების ეს ტენდენცია სიმბოლურად გამოხატავს ბოჭკოვანი ლაზერების თანდათანობით პრაქტიკულობას. პირდაპირი ოსცილატორის სტრუქტურა და MOPA სტრუქტურა ბოჭკოვანი ლაზერების ორი ყველაზე გავრცელებული სტრუქტურაა ბაზარზე. პირდაპირი ოსცილატორის სტრუქტურა გულისხმობს, რომ ბადე ირჩევს ტალღის სიგრძეს რხევის პროცესში და შემდეგ გამოსცემს შერჩეულ ტალღის სიგრძეს, ხოლო MOPA იყენებს ბადის მიერ შერჩეულ ტალღის სიგრძეს, როგორც სათესლე სინათლეს და სათესლე სინათლე ძლიერდება პირველი დონის გამაძლიერებლის მოქმედებით, ამიტომ ბოჭკოვანი ლაზერის გამომავალი სიმძლავრე ასევე გარკვეულწილად გაუმჯობესდება. დიდი ხნის განმავლობაში, MPOA სტრუქტურის მქონე ბოჭკოვანი ლაზერები გამოიყენებოდა, როგორც მაღალი სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერებისთვის სასურველი სტრუქტურა. თუმცა, შემდგომმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ამ სტრუქტურაში მაღალი სიმძლავრის გამომავალი სიმძლავრე ადვილად იწვევს ბოჭკოვანი ლაზერის შიგნით სივრცითი განაწილების არასტაბილურობას და გამომავალი ლაზერის სიკაშკაშე გარკვეულწილად იმოქმედებს, რაც ასევე პირდაპირ გავლენას ახდენს მაღალი სიმძლავრის გამომავალ ეფექტზე.

სატუმბი ტექნოლოგიის განვითარებით

ადრეული იტერბიუმის დოპირებული ბოჭკოვანი ლაზერის ტუმბოს ტალღის სიგრძე, როგორც წესი, 915 ნმ ან 975 ნმ-ია, მაგრამ ეს ორი ტუმბოს ტალღის სიგრძე იტერბიუმის იონების შთანთქმის პიკებია, ამიტომ მას პირდაპირ ტუმბოს უწოდებენ, პირდაპირი ტუმბო ფართოდ არ გამოიყენება კვანტური დანაკარგის გამო. ზოლშიდა ტუმბოს ტექნოლოგია პირდაპირი ტუმბოს ტექნოლოგიის გაფართოებაა, რომელშიც ტუმბოს ტალღის სიგრძესა და გადამცემ ტალღის სიგრძეს შორის ტალღის სიგრძე მსგავსია და ზოლშიდა ტუმბოს კვანტური დანაკარგის სიჩქარე უფრო მცირეა, ვიდრე პირდაპირი ტუმბოს.

მაღალი სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერიტექნოლოგიური განვითარების შეფერხება

მიუხედავად იმისა, რომ ბოჭკოვანი ლაზერები მაღალი გამოყენების მნიშვნელობისაა სამხედრო, სამედიცინო და სხვა ინდუსტრიებში, ჩინეთმა თითქმის 30 წლიანი ტექნოლოგიური კვლევისა და განვითარების გზით ხელი შეუწყო ბოჭკოვანი ლაზერების ფართო გამოყენებას, თუმცა, თუ გსურთ უფრო მაღალი სიმძლავრის მქონე ბოჭკოვანი ლაზერების შექმნა, არსებულ ტექნოლოგიაში ჯერ კიდევ ბევრი შემაფერხებელი ფაქტორია. მაგალითად, შეუძლია თუ არა ბოჭკოვანი ლაზერის გამომავალ სიმძლავრეს მიაღწიოს ერთბოჭკოვან ერთრეჟიმიან 36.6 კვტ-ს; ტუმბოს სიმძლავრის გავლენა ბოჭკოვანი ლაზერის გამომავალ სიმძლავრეზე; თერმული ლინზის ეფექტის გავლენა ბოჭკოვანი ლაზერის გამომავალ სიმძლავრეზე.

გარდა ამისა, ბოჭკოვანი ლაზერის მაღალი სიმძლავრის გამომავალი ტექნოლოგიის კვლევამ ასევე უნდა გაითვალისწინოს განივი რეჟიმის სტაბილურობა და ფოტონების დაბნელების ეფექტი. კვლევის შედეგად ირკვევა, რომ განივი რეჟიმის არასტაბილურობის გავლენის ფაქტორი ბოჭკოების გაცხელებაა და ფოტონების დაბნელების ეფექტი ძირითადად გულისხმობს იმას, რომ როდესაც ბოჭკოვანი ლაზერი განუწყვეტლივ გამოყოფს ასობით ვატს ან რამდენიმე კილოვატ სიმძლავრეს, გამომავალი სიმძლავრე ავლენს სწრაფ კლების ტენდენციას და არსებობს გარკვეული შეზღუდვები ბოჭკოვანი ლაზერის უწყვეტი მაღალი სიმძლავრის გამომუშავებაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ფოტონის დაბნელების ეფექტის კონკრეტული მიზეზები ამჟამად ზუსტად არ არის განსაზღვრული, ადამიანების უმეტესობა თვლის, რომ ჟანგბადის ცენტრის დეფექტმა და მუხტის გადაცემის შთანთქმამ შეიძლება გამოიწვიოს ფოტონის დაბნელების ეფექტის წარმოქმნა. ამ ორი ფაქტორის გათვალისწინებით, ფოტონის დაბნელების ეფექტის შესაჩერებლად შემოთავაზებულია შემდეგი გზები. მაგალითად, ალუმინი, ფოსფორი და ა.შ., მუხტის გადაცემის შთანთქმის თავიდან ასაცილებლად, შემდეგ კი ოპტიმიზირებული აქტიური ბოჭკო გამოცდილი და გამოყენებულია. სპეციფიკური სტანდარტია 3 კვტ სიმძლავრის შენარჩუნება რამდენიმე საათის განმავლობაში და 1 კვტ სიმძლავრის სტაბილური გამომუშავების შენარჩუნება 100 საათის განმავლობაში.