Doppelte Vorteile der 976-nm-Pumpquelle
Mit der Reife industrieller Faserlaser zur Temperaturregelung von Pumpquellen hat sich die Anwendung von 976-nm-Bandpumpquellen in industriellen Faserlasern allmählich auf dem Markt durchgesetzt. Faserlaser-Verstärkungsfaser hat eine hohe Absorptionseffizienz für eine 976-nm-Pumpquelle, wodurch die Herstellungskosten und die Pumptechnologie-Schwierigkeiten eines industriellen Faserlasers effektiv verringert werden können. Viele führende Faserlaserhersteller haben sich auf die 976-nm-Bandpumpenlösung konzentriert. Um schnellstmöglich einen größeren Marktvorteil zu erzielen.
Industrielle Faserlaser wandeln Energie von Pumplicht durch eine Verstärkungsfaser (Erbium-dotierte Faser) in Signallicht um. Die Erbium-dotierte Faser hat zwei charakteristische Absorptionspeaks in den Banden von 915 nm und 976 nm. Der Absorptionskoeffizient ist im 915 nm-Bereich relativ niedrig und das Absorptionsspektrum ist breit. Der Absorptionskoeffizient im 976-nm-Band beträgt das 2-3-fache des im 915-nm-Band, aber das Absorptionsspektrum ist relativ eng.
Bei dem bandgefilterten 976-nm-Faserlaser hat die Verstärkungsfaser einen höheren Absorptionskoeffizienten für Pumplicht. Nach dem praktischen Feedback vieler Faserlaserhersteller in China kann der Lichtwirkungsgrad beim Pumpen im 976-nm-Band 85% erreichen, während der Lichtwirkungsgrad beim Pumpen im 915-nm-Band 75% beträgt (Abbildung 2). Bei gleicher Pumpleistungsinjektion ist im Vergleich zur 915-nm-Bandpumpe die Ausgangsleistung des Faserlasers 13% höher als die des 976-nm-Bandpumpschemas, und die zum Pumpen im 976-nm-Band erforderliche Verstärkungsfaserlänge ist kürzer und direkt reduziert. Gleichzeitig mit den Materialkosten werden auch nichtlineare Effekte, Lichtverlust und Lichtausbeute sowie Schwierigkeiten beim Wärmemanagement wirksam reduziert. Die 976-nm-Pumpe stellt jedoch höhere Anforderungen an die Temperaturregelung von Faserlasern.
Dadurch wird das Pumpschema des Hochleistungsfaserlasers neu bewertet. In der Vergangenheit wurde als Pumpquelle der Halbleiterlaser im 915-nm-Band verwendet, der vom breiten Absorptionsspektrum des 915-nm-Bandes profitierte. Der gesamte Laser wurde von der Temperatur weniger beeinflusst, aber die Absorptionseffizienz der verstärkungsaktiven Faser im 915 nm-Band war gering, um den gesamten Faserlaser zu erzielen. Eine höhere Ausgangsleistung, die technisch für die Verwendung einer höheren Pumpleistung von 915 nm und einer längeren aktiven Faser erforderlich ist, führt dazu, dass Entwickler nichtlinearen Faserverlusten, einem Verlust der optischen Effizienz und einem erhöhten Wärmemanagement ausgesetzt sind. Wenn die Ausgangsleistung einen bestimmten Pegel überschreitet, wird das Pumpschema von 915 nm extrem kompliziert und fällt schließlich aus.
Die obigen Schwierigkeiten im 915 nm-Bandpumpschema werden unter Verwendung des 976 nm-Bandpumpschemas gut gelöst. Die Absorptionseffizienz der Verstärkungsfaser im 976-nm-Band beträgt das 2-3-fache derjenigen im 915-nm-Band. Die höhere Absorptionseffizienz bedeutet, dass die erforderliche Verstärkungsfaser kürzer ist und die nichtlinearen Effekte verringert werden. Dies spart auch die Materialkosten der Teilverstärkungsfaser sowie den Kostenvorteil der Lichteffizienz (die Lichtquelleneffizienz der 976-nm-Bandpumpquelle ist etwa 10% höher als die der 915-nm-Pumpquelle) und die Kosten des 976-nm-Pumpens Schema auf dem Hochleistungsfaserlaser. Die Vorteile spiegeln sich weiter wider.
