Журнал электротехники и электронных технологий

Высокомощные и высокояркие накачки для волоконных лазеров кВт

Хемашильпа Калагара

Высокомощные волоконные лазеры используются в лазерной обработке материалов, такой как лазерная сварка, резка, сверление и т. д. для широкого спектра применений. Диодные лазеры являются очень экономичными и эффективными источниками накачки для волоконных лазеров. Они состоят из массивов диодных лазеров, которые генерируют сотни ватт мощности, то есть соединены в волокна с помощью юстировочной оптики, все из которых собраны в компактном корпусе. В качестве накачек используются широкополосные лазеры на основе GaAs с длиной волны 980 нм. Основными требованиями для приложений лазерной обработки материалов являются высокая мощность и низкий параметр пучка (BPP). Типичный широкополосный лазер (BAL) имеет длину не менее 5 мм и ширину 100 мкм, генерируя мощность 14 Вт при 15 А и BPP 3,77. Из-за большой ширины полосы лазер является многомодовым, а профиль FF имеет многочисленные пики. В нашем текущем исследовании мы спроектировали, обработали и протестировали массив узкополосных лазеров с различными зазорами, общая выходная апертура которых равна ширине BAL, чтобы получить более низкий BPP, сохраняя при этом мощность. Узкополосные лазеры имеют ширину 4 мкм на задней грани, а ширина адиабатически увеличивается до 20 мкм на передней грани для поддержания работы в одномодовом режиме и профиля Gaussian FF. Узкополосный лазерный массив тех же размеров, что и BAL, генерирует мощность 11 Вт при 15 А и BPP 3,0. Мы можем сопоставить мощность нашего BAL с узкополосным лазерным массивом с большим количеством излучателей. Благодаря профилю Gaussian FF ожидается, что мощность в NA и эффективность соединения в волокно будут лучше, чем у BAL. Еще одним преимуществом узкополосного лазерного массива является то, что устройство остается функциональным даже после того, как один или несколько лазеров в массиве выходят из строя или имеют низкую мощность.