ເລເຊີ NdYAG ທີ່ມີຄວາມສາມາດສູງໃນການສະຫນອງພະລັງງານສູງ

Abstract

  ພວກເຮົາໄດ້ນໍາສະເຫນີເລເຊີ NPA: YAG laser ສໍາລັບການປຸງແຕ່ງວັດສະດຸທີ່ມີພະລັງງານສົ່ງອອກຂອງ 238 W, ການໃຊ້ optical-to-optical 48% ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ 60%. ນີ້ແມ່ນຄວາມຮູ້ທີ່ດີທີ່ສຸດທີ່ສຸດຂອງພວກເຮົາທີ່ມີປະສິດຕິພາບ optical ສູງສຸດສໍາລັບເຄື່ອງຈັກທີ່ມີຄວາມໄວສູງສຸດ Nd: YAG laser.

  1Introduction

  ໃນຫຼາຍໆພາກສ່ວນຂອງແຫຼ່ງເລຊິນທີ່ມີຄວາມສາມາດສູງໃນການປຸງແຕ່ງວັດສະດຸໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້. ການອອກແບບເລເຊີກະທັດຮັດເຮັດໃຫ້ການໃຊ້ເລເຊີເລື່ອຍໆຟຣີໂດຍບໍ່ມີການກໍານົດການຈັດສົ່ງສິນຄ້າ. ໂດຍສະເພາະແມ່ນສໍາລັບລະບົບການຕັດແກະສະຫລັກແບບອັດຕະໂນມັດແບບອັດຕະໂນມັດທີ່ມີລະດັບຄວາມໄວ 200-300W. ພວກເຮົາໄດ້ນໍາສະເຫນີການອອກແບບເລເຊີທີ່ຫລຸດອອກມາແບບດ່ຽວທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າຂະຫນາດ 238 W ແລະມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ 30 x 12 cm2.

  2Laser concept

  ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນຜະລິດສູງທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ, ຫົວເລເຊີທີ່ເລີ້ມປາຍທີ່ມີທໍ່ເລິກປະສົມ Nd: YAG ໄດ້ຖືກພັດທະນາ, ເບິ່ງຮູບ 1a. ອົງປະກອບ Nd: YAG rod ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 5 ມມມີຫມວກກັນກະທົບ 7 ມມບໍ່ມີປີກແລະພື້ນທີ່ doped ຕ່ໍາ 40 ມມ, ມີ 0,1% ເປັນ% dopant concentration. ພື້ນທີ່ doped ທີ່ສົມບູນສາມາດເຮັດໃຫ້ນ້ໍາເຢັນເຢັນລົງເທິງຫນ້າດິນແລະສະນັ້ນອຸນຫະພູມສູງສຸດແລະຄວາມກົດດັນດ້ານເທິງຂອງເລເຊີ laser ແມ່ນຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເນື່ອງຈາກພາກພື້ນທີ່ບໍ່ຈໍາກັດ [1,2]. A stack diode bar (Jenoptik Laserdiode, JOLD-400-CAXH-12A) ມີແຮງດັນສູງສຸດ 500 W ໃນ 4.3 × 3.2 ມມ 2 ຈຸດທີ່ມີ aperture ຕົວເລກຂອງ NA ¼ 0.42 ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫລ່ງປັ໊ມ. ການສັ່ນສະເທືອນຍາວ 80 ມມໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂື້ນໂດຍປ່ອງປັ໊ມຍົນທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງສໍາລັບ 1064 nm ແລະມີຄວາມລະອຽດສູງສໍາລັບການຖ່າຍທອດລະບົບປັ໊ມ 808 nm ແລະຕົວນໍາກະແສໄຟຟ້າຂອງຍົນ. ຂະຫນາດຂອງໃບເລຊທັງຫມົດແມ່ນ 30 × 12 ຊຕມແລະສູງພຽງແຕ່ 10 ຊຕມ.

  ດ້ານຂອງ rod ແມ່ນຂັດແລະດັ່ງນັ້ນ rod ໄດ້ຮັບຜິດຊອບເປັນ waveguide ສໍາລັບແສງສູບເນື່ອງຈາກການ re fl ection ພາຍໃນທັງຫມົດເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງດັດສະນີກະແສ refractive ຂອງ YAG ແລະນ້ໍາເຢັນອ້ອມຂ້າງ. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມຕາມລວງຍາວໃນກ່ອງເລເຊີລື່ນ, ໃບຜ່ານສອງຄັ້ງຂອງແສງປັ໊ມໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ດ້ວຍການເຄືອບດ້ານທີ່ມີຄວາມໄວສູງຢູ່ດ້ານຂ້າງທີ່ກົງກັນຂ້າມກັບແຫຼ່ງປັ໊ມ. ການແຈກຢາຍອຸນຫະພູມໄລຍະຍາວໄດ້ຖືກຄໍານວນສໍາລັບ 0.1% ຜ່ານສອງເທົ່າແລະ 0,2% ການດູດຊຶມຜ່ານລະດັບດຽວ [3]. ລະດັບຄວາມອຸນຫະພູມທີ່ຄິດໄລ່ສໍາລັບການຜັນແປສອງໄລຍະແມ່ນ 47 K ແລະສໍາລັບການປະສົມປະສານຜ່ານດຽວ 156 K. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຫຼຸດລົງຂອງອຸນຫະພູມທີ່ມີພະລັງງານທີ່ໄດ້ຮັບການດູດຊຶມດຽວກັນສາມາດບັນລຸໄດ້ພາຍໃນລະດັບຄວາມສູງສອງເທົ່າ.

  3. ຜົນໄດ້ຮັບການທົດລອງ

ໃນການທົດລອງຄັ້ງທໍາອິດ, ການສົ່ງສັນຍານຄູ່ຄູປອງທີ່ດີທີ່ສຸດໄດ້ຖືກພິຈາລະນາ, ເບິ່ງຮູບທີ 2a. ໂດຍມີການສົ່ງສັນຍານສົ່ງຂອງ 18% ອັດຕະໂນມັດຜົນຜະລິດສູງສຸດຂອງ 238 W ກັບຄວາມສາມາດຂອງ optical-to-optical ທີ່ມີຄວາມໄວປະມານ 48% ແລະ 60%, ຮູບ 2b. ນີ້ແມ່ນຄວາມຮູ້ທີ່ດີທີ່ສຸດທີ່ສຸດຂອງພວກເຮົາທີ່ມີພະລັງງານສູງສຸດແລະຄວາມເລິກສູງສຸດສໍາລັບແຜ່ນດ່ຽວດ່ຽວແລະເລີ້ມປາຍ Nd: YAG laser. ເພື່ອວັດແທກຄວາມເຂັ້ມຂອງລະບົບຂອງລະບົບກ້ອງ CCD ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້. ເລເຊີແສງສະຫວ່າງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບຮ່າງເປັນຮູບສີ່ຫລ່ຽມທີ່ຄາດວ່າຈະເກີດຂຶ້ນເນື່ອງຈາກຮູບຊົງປອມຮູບສີ່ຫລ່ຽມມຸມສາກ. ຜະລິດຕະພັນທີ່ກໍານົດໄວ້ຂອງລໍາແສງ M2 ແມ່ນ 80. ສໍາລັບການຕັດແກ້ວ, ການນໍາໃຊ້ຄຸນະພາບຂອງເບກນີ້ແມ່ນເຫມາະສົມ, ແຕ່ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມຄຸນນະພາບຂອງເພັດສາມາດປັບປຸງໄດ້ດ້ວຍການປັບປຸງຮູບຮ່າງຂອງຈຸດປັ໊ມ. ດັ່ງນັ້ນ, ແນະນໍາໃຫ້ໃຊ້ຖົງແກ້ວເປັນ homogenizer [3] ເພື່ອບັນລຸຈຸດປັ໊ມເປັນວົງກົມແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຈະມີເລເຊີເລເຊີຫຼາຍກວ່າ.

  ສໍາລັບເສັ້ນຂະຫນານຕາມເສັ້ນສະແດງດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1a ມີພະລັງງານສູບທີ່ສໍາຄັນທີ່ເລນຄວາມຮ້ອນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຈະເຮັດໃຫ້ຊ່ອງທາງຂອງເລເຊີກາຍເປັນບໍ່ສະຖຽນລະພາບ. ເພື່ອປະເມີນຄຸນສົມບັດຂອງເລນຄວາມຮ້ອນຂອງລະບົບກໍາລັງການຜະລິດໄດ້ຖືກວັດແທກສໍາລັບໄລຍະຫ່າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ L ຂອງ coupler ອອກໄປຫາ rod rod. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານສູບທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບຄວາມຍາວຂອງເຕົ້ານົມບາງຢ່າງສາມາດຖືກກໍານົດໃນຈຸດທີ່ເລເຊີຈະບໍ່ສະຖຽນລະພາບ. ເພື່ອກໍານົດຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງເລນຄວາມຮ້ອນຮູບແບບ ABCD Matrix ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ [4,5]. ພະລັງງານ dioptric ຕໍ່ການເປີດຕົວພະລັງງານສູບໄດ້ຖືກວັດແທກເປັນ 7 dpt / kW. ການຄິດໄລ່ທັດສະນະຂອງຄວາມຮ້ອນທາງທິດສະດີ [6] ສໍາລັບເສັ້ນລວດເລິກທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 5 ມມແລະເສັ້ນຜ່າກາງທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 4 ມມໃຫ້ມີຄ່າຂອງ 7,6 ແລະ 8,5 dpt / kW ສໍາລັບທິດທາງ polarization tangential ແລະ radial. ນີ້ແມ່ນຢູ່ໃນຂໍ້ຕົກລົງທີ່ດີກັບມູນຄ່າການວັດແທກ. ໃຫ້ສັງເກດວ່າຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການກໍານົດຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກຈໍາກັດໂດຍຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການວັດແທກ, ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນຂອງຄ່າສໍາລັບຮູບແບບແລະຄວາມຜິດພາດທີ່ນໍາສະເຫນີໂດຍຄວາມອຸນຫະພູມຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ບໍ່ໄດ້ພິຈາລະນາ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຜິດພາດລະບົບຖືກຄາດຄະເນວ່າເປັນ 718% ຂອງມູນຄ່າຂອງຄວາມຮ້ອນ [7].

  4 ຄວາມຄິດເຫັນ

  ພວກເຮົາໄດ້ນໍາສະເຫນີແຫລ່ງເລເຊີ YAG ທີ່ມີພະລັງງານໄຟຟ້າ 238 W, ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ Nd: ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ Yag, ເຊິ່ງມີປະສິດທິພາບສູງສຸດ 60% ແລະປະສິດທິພາບ optical-to-optical ຂອງ 48%. ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບຂອງລະບົບສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບຊົງສີ່ຫລ່ຽມຊຶ່ງເປັນຜົນຂອງຈຸດໂຟກັດຂອງປັ໊ມ ຜະລິດຕະພັນທີ່ສາມາດປັບປຸງໄດ້ໂດຍການນໍາໃຊ້ເຄື່ອງຈັກເປັນຫມວກກັນກະທົບ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ນໍາສະເຫນີມູນຄ່າພະລັງງານຂອງ dioptric ຂອງການອອກແບບ (7 dpt / kW) ຊຶ່ງເປັນການຕົກລົງທີ່ດີກັບການຄິດໄລ່ທິດສະດີ.