ເລເຊີເສັ້ນໄຍພະລັງງານສູງ ແລະເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ

ສໍາລັບພະລັງງານສູງໂດຍສະເພາະ, ພື້ນທີ່ແກນຈໍາເປັນຕ້ອງມີຂະຫນາດໃຫຍ່ພຽງພໍ, ເພາະວ່າຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສະຫວ່າງຈະສູງຫຼາຍ, ແລະເຫດຜົນອີກຢ່າງຫນຶ່ງແມ່ນວ່າອັດຕາສ່ວນຂອງ cladding ກັບພື້ນທີ່ຫຼັກໃນເສັ້ນໄຍ double-clad ແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່, ເຮັດໃຫ້ການດູດຊຶມຂອງປັ໊ມຕ່ໍາ. ເມື່ອພື້ນທີ່ຫຼັກຢູ່ໃນຄໍາສັ່ງຂອງຫຼາຍພັນໄມໂຄແມັດມົນທົນ, ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະໃຊ້ແກນເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ. ການນໍາໃຊ້ເສັ້ນໄຍ multimode, ໃນເວລາທີ່ພື້ນທີ່ຂອງຮູບແບບແມ່ນຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່, beam ຜົນຜະລິດມີຄຸນນະພາບດີສາມາດໄດ້ຮັບ, ແລະຄື້ນແສງສະຫວ່າງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຮູບແບບພື້ນຖານ. (ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງໂຫມດຄໍາສັ່ງທີ່ສູງຂຶ້ນແມ່ນເປັນໄປໄດ້ໃນບາງຂອບເຂດໂດຍການ winding ເສັ້ນໄຍ, ຍົກເວັ້ນກໍລະນີຂອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຮູບແບບທີ່ເຂັ້ມແຂງຢູ່ໃນພະລັງງານສູງ) ໃນຂະນະທີ່ພື້ນທີ່ຂອງ mode ກາຍເປັນຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄຸນນະພາບຂອງ beam ບໍ່ສາມາດຍັງຄົງມີຈໍາກັດ disfraction, ແຕ່ປຽບທຽບ. ສໍາ ລັບ ຕົວ ຢ່າງ lasers rod ປະ ຕິ ບັດ ງານ ໃນ ຄວາມ ເຂັ້ມ ແຂງ ຂອງ ພະ ລັງ ງານ ທີ່ ຄ້າຍ ຄື ກັນ, ຄຸນ ນະ ພາບ ຂອງ beam ແມ່ນ ຍັງ ຂ້ອນ ຂ້າງ ດີ.

ມີຫຼາຍທາງເລືອກສໍາລັບວິທີການສີດໄຟປັ໊ມທີ່ມີພະລັງງານສູງຫຼາຍ. ວິທີທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດແມ່ນການສູບ cladding ໂດຍກົງຢູ່ທີ່ພອດເສັ້ນໄຍ. ວິທີການນີ້ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີອົງປະກອບເສັ້ນໄຍພິເສດ, ແຕ່ໄຟປັ໊ມທີ່ມີພະລັງງານສູງຈໍາເປັນຕ້ອງຂະຫຍາຍພັນໃນອາກາດ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນການໂຕ້ຕອບຂອງແກ້ວອາກາດ, ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຫຼາຍຕໍ່ກັບຝຸ່ນຫຼື misalignment. ໃນຫຼາຍໆກໍລະນີ, ມັນມັກໃຊ້ diode ປັ໊ມທີ່ມີເສັ້ນໄຍ, ເພື່ອໃຫ້ແສງສະຫວ່າງປັ໊ມຖືກຖ່າຍທອດຢູ່ໃນເສັ້ນໄຍຢູ່ສະເຫມີ. ທາງເລືອກອື່ນແມ່ນການປ້ອນແສງສະຫວ່າງປັ໊ມເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍຕົວຕັ້ງຕົວຕີ (ບໍ່ໄດ້ເຮັດ) ແລະຫໍ່ເສັ້ນໄຍ passive ອ້ອມຮອບເສັ້ນໄຍ doped ເພື່ອໃຫ້ແສງສະຫວ່າງປັ໊ມຖືກໂອນເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ doped. ມີບາງວິທີທີ່ຈະໃຊ້ອຸປະກອນປະສົມປັ໊ມພິເສດເພື່ອປະສົມບາງເສັ້ນໃຍປັ໊ມ ແລະເສັ້ນໃຍສັນຍານ doped ເຂົ້າກັນ. ມີວິທີການອື່ນໆໂດຍອີງໃສ່ທໍ່ເສັ້ນໄຍທໍ່ຂ້າງຄຽງ (ເລເຊີແຜ່ນເສັ້ນໄຍ), ຫຼືຮ່ອງຢູ່ໃນແຜ່ນປັ໊ມເພື່ອໃຫ້ແສງສະຫວ່າງປັ໊ມສາມາດຖືກສີດ. ເຕັກນິກສຸດທ້າຍອະນຸຍາດໃຫ້ມີການສີດຫຼາຍຈຸດຂອງແສງສະຫວ່າງປັ໊ມ, ດັ່ງນັ້ນການແຈກຢາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ດີກວ່າ.

ຮູບທີ 2: ແຜນວາດຂອງການຕິດຕັ້ງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງໃຍແກ້ວສອງຊັ້ນທີ່ມີພະລັງງານສູງທີ່ມີໄຟສູບທີ່ເຂົ້າສູ່ພອດເສັ້ນໄຍຜ່ານພື້ນທີ່ຫວ່າງ. ການໂຕ້ຕອບແກ້ວອາຍແກັສຕ້ອງໄດ້ຮັບການສອດຄ່ອງຢ່າງເຂັ້ມງວດແລະສະອາດ.

ການປຽບທຽບລະຫວ່າງທຸກວິທີຂອງການສີດປັ໊ມໄຟແມ່ນສັບສົນເພາະວ່າຫຼາຍດ້ານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ: ປະສິດທິພາບການໂອນ, ການສູນເສຍຄວາມສະຫວ່າງ, ຄວາມງ່າຍຂອງການປຸງແຕ່ງ, ການດໍາເນີນງານທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ການສະທ້ອນກັບຄືນໄປບ່ອນທີ່ເປັນໄປໄດ້, ການຮົ່ວໄຫຼຂອງແສງສະຫວ່າງຈາກແກນເສັ້ນໄຍໄປຫາແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຂອງປັ໊ມ, ຮັກສາທາງເລືອກ. ຂົ້ວໂລກແລະອື່ນໆ.
ເຖິງແມ່ນວ່າການພັດທະນາອຸປະກອນໃຍແກ້ວນໍາແສງທີ່ມີພະລັງງານສູງໃນມໍ່ໆມານີ້ແມ່ນມີຄວາມວ່ອງໄວຫຼາຍ, ຍັງມີຂໍ້ຈໍາກັດບາງຢ່າງທີ່ຂັດຂວາງການພັດທະນາຕື່ມອີກ:
ຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສະຫວ່າງຂອງອຸປະກອນໄຟເບີ optic ພະລັງງານສູງແມ່ນໄດ້ຮັບການປັບປຸງຫຼາຍ. ປົກກະຕິແລ້ວ ມາດຕະຖານຄວາມເສຍຫາຍຂອງວັດສະດຸສາມາດບັນລຸໄດ້. ດັ່ງນັ້ນ, ມີຄວາມຈໍາເປັນທີ່ຈະເພີ່ມພື້ນທີ່ໂຫມດ (ເສັ້ນໃຍພື້ນທີ່ໂຫມດຂະຫນາດໃຫຍ່), ແຕ່ວິທີການນີ້ມີຂໍ້ຈໍາກັດໃນເວລາທີ່ຄຸນນະພາບຂອງ beam ສູງແມ່ນຕ້ອງການ.
ການສູນເສຍພະລັງງານຕໍ່ຄວາມຍາວຂອງຫນ່ວຍໄດ້ບັນລຸຄໍາສັ່ງຂອງ 100W / m, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຜົນກະທົບຄວາມຮ້ອນທີ່ເຂັ້ມແຂງໃນເສັ້ນໄຍ. ການນໍາໃຊ້ນ້ໍາເຢັນສາມາດປັບປຸງພະລັງງານຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເສັ້ນໃຍທີ່ຍາວກວ່າທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ doping ຕ່ໍາແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການເຢັນ, ແຕ່ນີ້ຈະເພີ່ມຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນ.
ສໍາລັບເສັ້ນໃຍຮູບແບບດຽວທີ່ບໍ່ເຂັ້ມງວດ, ມີຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງໂມດູນເມື່ອພະລັງງານຜົນຜະລິດສູງກວ່າລະດັບທີ່ແນ່ນອນ, ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນສອງສາມຮ້ອຍວັດ. ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງຮູບແບບເຮັດໃຫ້ເກີດການຫຼຸດລົງຢ່າງກະທັນຫັນຂອງຄຸນນະພາບ beam, ຊຶ່ງເປັນຜົນກະທົບຂອງ gratings ຄວາມຮ້ອນໃນເສັ້ນໄຍ (ທີ່ oscillate ຢ່າງໄວວາໃນອາວະກາດ).
ເສັ້ນໄຍ nonlinearity ມີຜົນກະທົບຫຼາຍດ້ານ. ເຖິງແມ່ນວ່າໃນການຕິດຕັ້ງ CW, ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ Raman ແມ່ນສູງຫຼາຍ (ແມ້ແຕ່ຢູ່ໃນ decibels) ທີ່ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງພະລັງງານໄດ້ຖືກໂອນໄປຫາຄື້ນ Stokes ທີ່ມີຄວາມຍາວຍາວກວ່າ, ເຊິ່ງບໍ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້. ການປະຕິບັດຄວາມຖີ່ດຽວແມ່ນຖືກຈໍາກັດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໂດຍການກະແຈກກະຈາຍ Brillouin ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ. ແນ່ນອນ, ມີວິທີການວັດແທກບາງຢ່າງທີ່ສາມາດຊົດເຊີຍຜົນກະທົບນີ້ໃນລະດັບໃດຫນຶ່ງ. ກໍາມະຈອນເຕັ້ນ ultrashort ທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນ lasers ຮູບແບບລັອກ, modulation ຕົນເອງໄລຍະຈະຜະລິດຜົນກະທົບການຂະຫຍາຍ spectral ທີ່ເຂັ້ມແຂງກ່ຽວກັບພວກມັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ມີບັນຫາອື່ນໆຂອງການສັກຢາການຫມຸນ polarization nonlinear.
ເນື່ອງຈາກຂໍ້ຈໍາກັດຂ້າງເທິງ, ອຸປະກອນໄຟເບີ optic ພະລັງງານສູງໂດຍທົ່ວໄປບໍ່ໄດ້ຖືກພິຈາລະນາຢ່າງເຂັ້ມງວດອຸປະກອນພະລັງງານທີ່ສາມາດປັບຂະຫນາດໄດ້, ຢ່າງຫນ້ອຍບໍ່ແມ່ນຢູ່ນອກຂອບເຂດພະລັງງານທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້. (ການປັບປຸງທີ່ຜ່ານມາບໍ່ໄດ້ບັນລຸໄດ້ດ້ວຍການປັບຂະຫນາດພະລັງງານດຽວ, ແຕ່ມີການປັບປຸງການອອກແບບເສັ້ນໄຍແລະ diodes ປັ໊ມ.) ນີ້ມີຜົນສະທ້ອນທີ່ສໍາຄັນເມື່ອປຽບທຽບເທກໂນໂລຍີ laser ເສັ້ນໄຍກັບ lasers ບາງໆ. ມັນ​ໄດ້​ຖືກ​ອະ​ທິ​ບາຍ​ໃນ​ລາຍ​ລະ​ອຽດ​ເພີ່ມ​ເຕີມ​ຢູ່​ໃນ​ການ​ເຂົ້າ​ຂອງ Laser Power Calibration​.
ເຖິງແມ່ນວ່າບໍ່ມີການຂະຫຍາຍພະລັງງານທີ່ແທ້ຈິງ, ການເຮັດວຽກຫຼາຍສາມາດເຮັດໄດ້ເພື່ອປັບປຸງການຕິດຕັ້ງເລເຊີທີ່ມີພະລັງງານສູງ. ໃນດ້ານຫນຶ່ງ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ປັບປຸງການອອກແບບເສັ້ນໄຍ, ເຊັ່ນ: ການນໍາໃຊ້ພື້ນທີ່ຮູບແບບເສັ້ນໄຍຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະການຊີ້ນໍາແບບດຽວ, ເຊິ່ງປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍການນໍາໃຊ້ເສັ້ນໄຍໄປເຊຍກັນ photonic. ອົງປະກອບຂອງເສັ້ນໄຍຫຼາຍແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍ, ເຊັ່ນ: ປັ໊ມປັ໊ມພິເສດ, tapers ເສັ້ນໄຍເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ເສັ້ນໄຍທີ່ມີຂະຫນາດໂຫມດທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະອຸປະກອນເຮັດຄວາມເຢັນຂອງເສັ້ນໄຍພິເສດ. ເມື່ອເຖິງຂີດຈໍາກັດພະລັງງານຂອງເສັ້ນໄຍທີ່ແນ່ນອນແລ້ວ, ລໍາໂພງປະກອບເປັນທາງເລືອກອື່ນ, ແລະມີການຕິດຕັ້ງເສັ້ນໄຍທີ່ເຫມາະສົມເພື່ອປະຕິບັດເຕັກນິກນີ້. ສໍາລັບລະບົບເຄື່ອງຂະຫຍາຍກໍາມະຈອນເຕັ້ນແບບ ultrashort, ມີຫຼາຍວິທີທີ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນ ຫຼືແມ້ກະທັ້ງບາງສ່ວນການຂຸດຄົ້ນຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນຂອງເສັ້ນໄຍ optical, ເຊັ່ນ: ການຂະຫຍາຍ spectrum ແລະການບີບອັດກໍາມະຈອນຕໍ່ໄປ.