初期のファイバーレーザー効率が低い そしてクラッドにポンプビームを送達するより効果的な方法が現れるまで、力、および限られた。
これは、これまでの打ち上げ方法の限界を克服できる方法であり、サイドポンプビーム法は、ファイバーレーザーの真の可能性を解き放ち、高出力ファイバーレーザーとアンプの新しい時代を開き、ファイバー技術の開発を完全に変えることができます。産業、科学、医療機器など、さまざまな用途分野でのファイバーレーザーの大規模な採用が進んでいます。産業用繊維レーザーの開発は、パワーコンバイナーと輝度コンバータによって特徴付けられる2つの段階に分けることができます。
第1段階のパワーコンバイナには、マルチモード光を受動伝送ファイバーに効果的に組み合わせるように設計された複数のレーザーダイオードポンプパッケージが含まれています。冗長な単一エミッタ・ダイオード・パッケージングを使用することで、レーザーの高い信頼性を確保できます。レーザーの光腔には、さまざまな希土類元素をドープしたクラッディングを備えた高純度繊維である、中央のシングルモードコアに位置する2つのファイバーブラッグ格子ミラーがあります。
この光学キャビティは、低品質のダイオード光をシングルモードレーザービームに変換します。ファイバーブラッグ格子の一つは、全体の反射器として機能し、もう一つは、部分的な反射器または出力カプラとして機能します。他の要素は、ダイオードポンプライトのみを放出するマルチモードクラッディングでドープされません。ファイバーレーザーの固体構造は、ほこり、水分、空き領域の空気障害などの環境要因に対して免疫を持たせます。
全体のポンプ方式の電気効率は50%を超え、単一モジュールのシングルモード出力電力は約2kW-3kWです。単一モジュールの出力は、直接または組み合わせて使用して、100kWを超える高輝度出力を提供し、このファイバーレーザーを様々な産業用途に適しています。
操作方法
ファイバーレーザーは、連続波(CW)、準連続波(QCW)、ナノ秒パルス、超高速ピコ秒またはフェムト秒パルス、およびその他の光波モードに分けることができます。連続波レーザーは定格最大出力電力内で安定した出力を提供でき、出力電力に応じて50kHzに変調できますが、変調はピーク電力を増加させない。連続波レーザーは多くの分野で使用されています。最も注目すべきは、切断と金属溶接です。また、ろう付け、3D印刷、クラッディング、熱処理にも使用できます。
10個のQCWレーザーによって生成される長い脈拍は脈拍エネルギーおよびピーク出力力を10倍に増やすことができる、そして長い脈拍の持続時間は10?s-100000?sである。例えば、300Wの平均パワーを持つQCWレーザーは、3kWのピークパワーと30Jのパルスエネルギーを有する。QCWレーザーは、主に高反射金属やその他の材料を切断するなどの溶接、掘削および特殊な切断操作に使用されます。標準のQCWモデルマシンのピーク電力範囲は1kW-20kWであり、運用コストは同じ出力を行うことができる他の競争力のあるレーザー技術よりもはるかに低いです。
ナノ秒パルスQスイッチファイバーレーザーは、10Wから2kWまでの平均出力電力範囲を提供することができます。1ns-1000nsの範囲で、パルス持続時間は固定または調整可能です(ユーザーは事前にプログラムすることができます)。典型的なレーザーパルスエネルギーは10W-300W以内で、マイクロ処理に使用されるシングルモードビーム品質に近く、最大約1mJです。モデルに応じて、これらのレーザーはキロヘルツからメガヘルツに変調することができます。高速表面処理には平均電力の高いパルスレーザーが使用され、パルスエネルギーは100mJに達し、より大きな処理領域を実現できます。
超高速ピコ秒およびフェムト秒のファイバーレーザーは、平均10W-200Wの電力で、200fsから数ピコ秒までのパルス持続時間を有し、金属および非金属を含む様々なマイクロプロセスアプリケーションで使用することができる。
ファイバーレーザーのアクティブレーザーコアは、1つ以上のアクティブな原子でドープして、いくつかのスペクトル範囲で標準出力を生成することができます。
波長範囲
ファイバーレーザーの活性レーザーコア内の1つまたは複数の活性原子をドーピングすると、いくつかのスペクトル範囲で標準出力を生成することができる。例えば、ytterbium(Yb)原子によるドーピングは、1030nmと1080nmの間の出力を生成することができます。エルビウム(Er)原子を用いてドーピングすると、1500nmと1570nmの間の波長を生成することができます。thulium(Tm)原子によるドーピングは、1900nm-2050nm光を生成することができます。これらの基本線の周波数を2倍または3倍にし、緑色のビーム(515nm-550nm)と紫外ビーム(-355nm)を発光できるレーザーです。
基礎波イッテルビウムエルビウムのラマン変位の到達可能な範囲は1.15に拡大されるµm-1.8µm. 波長がさらに倍増すると、ファイバーレーザーは515nm-635nmの可視光範囲で動作します。さらに、ツリウムまたはエルビウムをドープした連続波ファイバーレーザーによってポンプで送られるハイブリッド固体レーザーは、1.9 μm~5μmの範囲で中赤外出力を>提供することができます。
