Recent, o echipă de cercetare de la Departamentul de Tehnologie și Sisteme Laser Spațiale și Astronautice, Institutul de Optică și Mașini de Precizie din Shanghai (SIPM), Academia Chineză de Științe (CAS) și Centrul de Inovare a Laserului Wang Zhijiang (WZLIC) a făcut progrese în Predicția calității fasciculului pentru laserele cu fibră dopate cu tuiu de mare putere și îmbunătățirea calității legăturii prin fuziune. Rezultatele cercetării aferente sunt rezumate ca „Predicția calității fasciculului pentru un sistem de fibre dopate cu Tm bazat pe metoda de propagare a fasciculului cu diferențe finite” și „Influența laserului cu fibre pe piedestal”. „Influența îmbinării fibrei pe piedestal asupra performanței laserului cu fibre dopate cu Tm” au fost publicate în Physica Scripta și, respectiv, IEEE Photonics Journal.
Laserele cu fibră dopată cu tuliu (TDFL) de mare putere cu lungimi de undă în intervalul 1900 ~ 2100 nm au perspective largi de aplicare în domeniile biomedicinei, procesării materialelor plastice, LIDAR, diagnosticării prin spectroscopie de absorbție și surselor de pompare cu laser în infraroșu mediu. La putere mare, depunerea termică din cauza pierderii cuantice provoacă modificări mai grave ale indicelui de refracție induse termic în interiorul fibrei active, afectând astfel calitatea fasciculului de ieșire. Cum să echilibrezi numeroși parametri de proiectare ai laserelor cu fibră dopate cu tuliu de mare putere, să prezici și să îmbunătățești performanța de ieșire a laserului și să obții o calitate înaltă a fasciculului este o problemă urgentă.
În această lucrare, pentru fibre active cu indici de refracție complecși și raze de îndoire diferite, cercetătorii au simulat transportul fasciculului în interiorul unui laser cu parametri dați prin metoda de transport al fasciculului cu diferențe finite (FD-BPM) și au dat calitatea fasciculului de ieșire a fasciculului. laser bazat pe predicția profilului punctului final de ieșire. Compararea rezultatelor calculului numeric al calității fasciculului pentru diferite puteri laser cu rezultatele studiului experimental tipic arată că abaterea rezultatelor prezise de la rezultatele experimentale este mai mică de 10%, verificând astfel acuratețea modelului de predicție a calității fasciculului stabilit.
Între timp, prin simulare numerică și explorare experimentală, cercetătorii au analizat în profunzime influența calității îmbinării prin fuziune a fibrei dopate cu tuliu pe baza performanței de ieșire a laserului și au realizat producția de înaltă performanță și stabilă a tuliului de 1940 nm. laser cu fibră dopată cu o putere de 202 W prin simularea parametrului de îmbinare prin fuziune și optimizarea procesului de îmbinare prin fuziune: eficiența conversiei optice-optice a fost crescută de la 39,6% la 48,4%, iar calitatea fasciculului a fost crescută de la M2x =10.55, M2y{=11.89 la M2x{=2.17, M2y{=2.26. Acest studiu oferă îndrumări teoretice pentru proiectarea TDFL-urilor de mare putere, de calitate superioară.
