高出力連続ツリウム添加ファイバーレーザーが直面する課題

高出力連続ツリウムドープ ファイバー レーザーが直面する課題 過去 20 年にわたり、連続ツリウムドープ ファイバー レーザーの出力は劇的に増加しました。単一のオールファイバー発振器の出力電力は 500 W を超えています。全ファイバー MOPA 構造はキロワットの出力を達成しました。しかし、更なる出力向上を妨げる問題は依然として多い。

まず、出力が増加すると、システムは大量の熱を発生します。これは、出力の増加とレーザーの安定性に重大な影響を及ぼし、レーザーに損傷を与える可能性さえあります。したがって、効果的な熱放散が重要です。多段増幅構造を使用することにより、システムの熱分布が効果的に分散され、熱管理の負担が軽減されます。レーザーの波長に近い波長のポンプ光源を使用すると、量子損失が減少し、熱生成が減少します。さらに、金属被覆光ファイバーなど、優れた放熱特性を備えたいくつかの新しい光ファイバーも、熱管理に新しいアイデアを提供します。

第二に、レーザーの出力パワーが高くなるほど、光ファイバー内の非線形効果がパワーの増加に与える影響がより顕著になります。一部の新しいラージモードフィールドフォトニック結晶ファイバーは、より高い非線形しきい値を備えており、非線形効果の影響を効果的に軽減できます。

温度および非線形効果の影響に加えて、2 μm 光ファイバ デバイスの性能によっても、出力パワーの向上がある程度制限されます。パワーが光ファイバーデバイスの最大パワーを超えると、デバイスが損傷し、高パワーによる温度上昇が光ファイバーデバイスの性能に影響を与えます。

したがって、高安定性、高出力耐性の光ファイバーデバイスを開発することは、ツリウムドープファイバーレーザーの出力をさらに高めるための重要な方法です。さらに、ゲインファイバによるポンプ光の吸収効率やポンプ光源の明るさも出力増加に影響を与える重要な要素です。

一般的に、ツリウムドープファイバーレーザーの出力向上は、効果的な温度制御の実現、高効率ツリウムドープファイバーの開発、非線形効果の克服、ファイバーデバイスの性能向上、システム構造の最適化、ポンプ源の改善といった側面から始めることができます。輝度。