फ़ाइबर लेज़र क्या है?

फ़ाइबर लेज़र क्या है?

ऑप्टिकल फाइबर ऑप्टिकल फाइबर का संक्षिप्त रूप है और आमतौर पर प्रकाश तरंगों के लिए एक बेलनाकार वेवगाइड होता है। यह प्रकाश तरंगों को कोर तक सीमित रखने और उन्हें फाइबर अक्ष की दिशा में निर्देशित करने के लिए पूर्ण प्रतिबिंब के सिद्धांत का उपयोग करता है। तांबे के तार को क्वार्ट्ज़ ग्लास से बदलने से दुनिया बदल गई।

प्रकाश तरंगों के संचालन के लिए एक माध्यम के रूप में, ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग 1966 से व्यापक रूप से किया जाता रहा है जब इसे चार्ल्स काओ द्वारा पेश किया गया था, इसकी उच्च संचार क्षमता, उच्च हस्तक्षेप प्रतिरक्षा, कम संचरण हानि, लंबी रिले दूरी, अच्छी गोपनीयता, अनुकूलनशीलता, छोटे आकार के कारण। , हल्के वजन और कच्चे माल के प्रचुर स्रोत। "फाइबर ऑप्टिक्स के जनक" के रूप में जाने जाने वाले काओ को उनके काम के लिए 2009 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। फाइबर ऑप्टिक्स की बढ़ती पूर्णता और व्यावहारिकता के साथ, इसने दूरसंचार उद्योग में क्रांति ला दी है और आधुनिक संचार के मुख्य घटक के रूप में बड़े पैमाने पर तांबे के तार की जगह ले ली है।

ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली एक संचार प्रणाली है जो सूचना वाहक के रूप में प्रकाश और तरंग मार्गदर्शक माध्यम के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करती है। जब ऑप्टिकल फाइबर सूचना प्रसारित करता है, तो विद्युत सिग्नल एक ऑप्टिकल सिग्नल में बदल जाता है, जिसे फिर फाइबर के अंदर प्रसारित किया जाता है। एक उभरती हुई संचार तकनीक के रूप में, फाइबर ऑप्टिक संचार ने शुरुआत से ही अद्वितीय श्रेष्ठता दिखाई है और इसने बहुत रुचि और व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। संचार में ऑप्टिकल फाइबर के व्यापक उपयोग ने एक ही समय में फाइबर-ऑप्टिक एम्पलीफायरों और फाइबर लेजर के तेजी से विकास में भी योगदान दिया है। संचार के अलावा, फाइबर ऑप्टिक सिस्टम का उपयोग चिकित्सा, सेंसिंग और अन्य क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोगों में भी किया जाता है।

प्रकाशित रेशे

फ़ाइबर लेज़र का लाभ माध्यम सक्रिय फ़ाइबर होता है। इसकी संरचना के अनुसार सिंगल-मोड फाइबर, डबल-क्लैड फाइबर और फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर तीन में विभाजित किया जा सकता है।

सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर सिंगल-मोड फाइबर में एक कोर, क्लैडिंग और कोटिंग परत होती है, जहां कोर सामग्री का अपवर्तक सूचकांक एन 1, क्लैडिंग सामग्री अपवर्तक सूचकांक एन 2 से अधिक होता है, जब घटना प्रकाश का घटना कोण से अधिक होता है महत्वपूर्ण कोण चित्र, पूर्ण उत्सर्जन के कोर में प्रकाश किरण, तो फाइबर कोर प्रसार में प्रकाश किरण के लिए बाध्य किया जा सकता है। सिंगल-मोड फाइबर की आंतरिक क्लैडिंग मल्टीमोड पंप लाइट के लिए निरोधक भूमिका नहीं निभा सकती है, और कोर का संख्यात्मक एपर्चर कम है, इसलिए कोर में केवल सिंगल-मोड पंप लाइट कपलिंग का उपयोग लेजर आउटपुट प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। प्रारंभिक फ़ाइबर लेज़रों ने इस एकल-मोड फ़ाइबर का उपयोग किया, जिसके परिणामस्वरूप कम युग्मन दक्षता और मिलीवाट रेंज में आउटपुट पावर वाले लेज़र प्राप्त हुए।

डबल-क्लैड फाइबर

रूपांतरण दक्षता और आउटपुट पावर पर पारंपरिक सिंगल-मोड, सिंगल-क्लैड येटरबियम-डोप्ड (Yb3 प्लस) फाइबर की सीमाओं को दूर करने के लिए, मौरर (आर. मौरर) ने पहली बार 1974 में डबल-क्लैड फाइबर की अवधारणा का प्रस्ताव रखा। तब से, 1988 तक, जब ई. स्नित्ज़र और अन्य ने क्लैडिंग पंपिंग तकनीक [3] प्रस्तावित की, तब तक उच्च शक्ति वाईबी-डॉप्ड फाइबर लेजर/एम्प्लीफायर तेजी से विकसित नहीं हुए थे।

डबल-क्लैड फाइबर एक विशेष संरचना वाला ऑप्टिकल फाइबर है जो पारंपरिक फाइबर में एक आंतरिक क्लैडिंग परत जोड़ता है, जिसमें एक कोटिंग परत, एक आंतरिक क्लैडिंग परत, एक बाहरी क्लैडिंग परत और एक डोप्ड फाइबर कोर होता है। क्लैडिंग पंपिंग तकनीक डबल-क्लैड फाइबर पर आधारित है, जिसका मूल मल्टीमोड पंप प्रकाश को आंतरिक क्लैडिंग में और लेजर प्रकाश को कोर में प्रसारित करने की अनुमति देना है, जिससे पंपिंग रूपांतरण दक्षता और आउटपुट पावर की अनुमति मिलती है। फाइबर लेजर में काफी सुधार किया जाएगा। डबल-क्लैड फाइबर की संरचना, आंतरिक क्लैडिंग का आकार और पंप लाइट कपलिंग विधि इस तकनीक की कुंजी हैं।

डबल-क्लैड फाइबर का कोर दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के साथ डोप किए गए सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) से बना है, जो लेजर माध्यम और फाइबर लेजर में लेजर सिग्नल के ट्रांसमिशन चैनल दोनों है, जो कार्यशील तरंग दैर्ध्य के अनुरूप है। अनुप्रस्थ आकार (पारंपरिक कोर के व्यास का दस गुना) और आंतरिक आवरण का संख्यात्मक एपर्चर कोर की तुलना में बहुत बड़ा है, और अपवर्तक सूचकांक कोर की तुलना में छोटा है, जो लेजर प्रकाश के प्रसार को पूरी तरह से सीमित करता है कोर के भीतर. यह कोर और बाहरी क्लैडिंग के बीच एक बड़ा क्रॉस-सेक्शनल, बड़ा संख्यात्मक एपर्चर ऑप्टिकल वेवगाइड बनाता है, जो बड़े संख्यात्मक एपर्चर, बड़े क्रॉस-सेक्शनल और मल्टी-मोड उच्च शक्ति पंप प्रकाश को फाइबर में युग्मित करने और भीतर संचरण तक सीमित करने की अनुमति देता है। प्रसार के बिना आंतरिक आवरण, उच्च शक्ति घनत्व ऑप्टिकल पंपिंग के रखरखाव की सुविधा प्रदान करता है। बाहरी आवरण एक पॉलिमर सामग्री से बना होता है जिसका अपवर्तनांक आंतरिक आवरण की तुलना में कम होता है; सबसे बाहरी परत कार्बनिक पदार्थ से बनी एक सुरक्षात्मक परत है। पंप किए गए प्रकाश के लिए डबल-क्लैड फाइबर का युग्मन क्षेत्र पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर के विपरीत, आंतरिक क्लैडिंग के आकार से निर्धारित होता है, जो अकेले कोर द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक ओर, यह मानव फाइबर लेजर की पावर युग्मन दक्षता में सुधार करता है, जिससे लेजर उत्सर्जन के लिए डोप्ड आयनों को उत्तेजित करने के लिए पंप प्रकाश को आंतरिक आवरण से कई बार गुजरने की अनुमति मिलती है; दूसरी ओर, आउटपुट बीम की गुणवत्ता फाइबर कोर की प्रकृति से निर्धारित होती है, और आंतरिक क्लैडिंग की शुरूआत फाइबर लेजर आउटपुट की बीम गुणवत्ता को नष्ट नहीं करती है।

प्रारंभ में, डबल-क्लैड फाइबर का आंतरिक आवरण बेलनाकार रूप से सममित था और इसे बनाना अपेक्षाकृत सरल था और इसे पंप लेजर डायोड (एलडी) के पिगटेल से जोड़ना आसान था, लेकिन इसकी सही समरूपता के परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में पंप प्रकाश की सर्पिल किरणें उत्पन्न हुईं। आंतरिक आवरण जो कोर द्वारा अवशोषित किए जाने वाले पर्याप्त प्रतिबिंबों के बाद भी कोर क्षेत्र तक कभी नहीं पहुंचा, जिससे कि लंबे फाइबर के साथ भी अभी भी बड़ी मात्रा में प्रकाश रिसाव होता है, जिससे रूपांतरण दक्षता में सुधार करना मुश्किल हो जाता है। इस कारण से, आंतरिक आवरण की बेलनाकार समरूपता को तोड़ा जाना चाहिए।

फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर

सामान्य डबल-क्लैड फाइबर में, कोर की ज्यामिति आउटपुट लेजर शक्ति निर्धारित करती है। संख्यात्मक एपर्चर आउटपुट लेजर की बीम गुणवत्ता निर्धारित करता है। ऑप्टिकल फाइबर में गैर-रेखीय प्रभाव, ऑप्टिकल क्षति और अन्य भौतिक तंत्र की सीमाओं के कारण, कोर व्यास को बढ़ाने का एक भी साधन बड़े मोड फ़ील्ड डबल क्लैडिंग फाइबर में उच्च शक्ति आउटपुट पर एकल मोड ऑपरेशन की मांग को पूरा नहीं कर सकता है। फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर (पीसीएफ) जैसे विशेष फाइबर का उद्भव, इस चुनौती का एक प्रभावी तकनीकी समाधान प्रदान करता है।

फोटोनिक क्रिस्टल की अवधारणा पहली बार 19871 में ई. याब्लोनोविच द्वारा एक, दो या तीन आयामों में विभिन्न ढांकता हुआ स्थिरांक के साथ एक आवधिक संरचना के रूप में पेश की गई थी जो प्रकाश को फोटोनिक चालन बैंड में फैलने की अनुमति देती है और प्रकाश को फोटोनिक बैंड गैप में फैलने से रोकती है ( पीबीजी)। पीसीएफ द्वि-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल हैं, जिन्हें माइक्रोस्ट्रक्चर्ड फाइबर या छिद्रपूर्ण फाइबर के रूप में भी जाना जाता है, और 1996 में जेसी नाइट एट अल। पूर्ण आंतरिक परावर्तन वाले पारंपरिक फाइबर के समान प्रकाश-मार्गदर्शक तंत्र के साथ पहला पीसीएफ तैयार किया। 2005 के बाद, लीकी चैनल पीसीएफ, रॉड-आकार वाले पीसीएफ, बड़े पिच पीसीएफ और मल्टी-कोर पीसीएफ सहित विभिन्न आकारों के उद्भव के साथ, बड़े मोड फ़ील्ड पीसीएफ की डिजाइन और तैयारी में विविधता आनी शुरू हुई। फ़ाइबर का मोड-फ़ील्ड क्षेत्र भी तदनुसार बढ़ता रहा है।

दिखने में, पीसीएफ पारंपरिक सिंगल-मोड फाइबर के समान हैं, लेकिन सूक्ष्म रूप से वे जटिल छेद-सरणी संरचनाओं का प्रदर्शन करते हैं। यह ये संरचनात्मक विशेषताएं हैं जो पीसीएफ को पारंपरिक फाइबर पर अद्वितीय और बेजोड़ लाभ देती हैं, जैसे कट-ऑफ-फ्री सिंगल-मोड ट्रांसमिशन, बड़े मोड फ़ील्ड क्षेत्र, ट्यून करने योग्य फैलाव और कम सीमित हानि, जो पारंपरिक लेजर की कई चुनौतियों को दूर कर सकती हैं। . उदाहरण के लिए, पीसीएफ एक बड़े मोड फ़ील्ड क्षेत्र में एकल-मोड ऑपरेशन प्राप्त कर सकता है, जबकि बीम की गुणवत्ता सुनिश्चित करता है, फाइबर में लेजर पावर घनत्व को काफी कम करता है, फाइबर में गैर-रेखीय प्रभाव को कम करता है और फाइबर की क्षति सीमा को बढ़ाता है; यह एक बड़ा संख्यात्मक एपर्चर प्राप्त कर सकता है, जिसका अर्थ है कि अधिक पंप ऑप्टिकल युग्मन और उच्च शक्ति लेजर आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है। इसने इसे फाइबर लेजर में एक नया शोध आकर्षण बना दिया है, जो उच्च शक्ति फाइबर लेजर के अनुप्रयोग में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है।

फाइबर लेजर का आविष्कार

लेज़र जो लेज़र लाभ माध्यम के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करते हैं उन्हें फ़ाइबर लेज़र के रूप में जाना जाता है। अन्य प्रकार के लेज़रों की तरह, इसमें तीन भाग होते हैं: लाभ माध्यम, पंप स्रोत और गुंजयमान गुहा। फ़ाइबर लेज़र लाभ माध्यम के रूप में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों से डोप किए गए कोर वाले सक्रिय फ़ाइबर का उपयोग करते हैं। सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग आमतौर पर पंप स्रोत के रूप में किया जाता है। गुंजयमान गुहा आम तौर पर परावर्तक दर्पण, फाइबर अंत सतहों, फाइबर रिंग दर्पण या फाइबर झंझरी से बनी होती है।

फाइबर लेजर की समय डोमेन विशेषताओं के अनुसार, इसे निरंतर फाइबर लेजर और स्पंदित फाइबर लेजर में विभाजित किया जा सकता है; गुंजयमान गुहा संरचना के अनुसार, इसे रैखिक गुहा फाइबर लेजर, वितरित प्रतिक्रिया फाइबर लेजर और रिंग गुहा फाइबर लेजर में विभाजित किया जा सकता है; लाभ फाइबर और विभिन्न पंपिंग विधियों के अनुसार, इसे सिंगल क्लैडिंग फाइबर लेजर (फाइबर कोर पंपिंग) और डबल क्लैडिंग फाइबर लेजर (क्लैडिंग पंपिंग) में विभाजित किया जा सकता है।

1961 में, स्निट्ज़र ने नियोडिमियम (एनडी)-डोप्ड ग्लास वेवगाइड्स में लेजर विकिरण की खोज की। 1966 में, काओ ने ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश क्षीणन के मुख्य कारणों का विस्तार से अध्ययन किया और मुख्य तकनीकी समस्याओं को बताया जिन्हें संचार में ऑप्टिकल फाइबर के व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए हल करने की आवश्यकता है। 1970, संयुक्त राज्य अमेरिका में कॉर्निंग ने 20 डीबी/किमी से कम क्षीणन वाले ऑप्टिकल फाइबर विकसित किए, जिसने ऑप्टिकल संचार और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के विकास की नींव रखी। इसने ऑप्टिकल संचार और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों के विकास की नींव रखी। 1970 और 1980 के दशक में, सेमीकंडक्टर लेजर तकनीक की परिपक्वता और व्यावसायीकरण ने फाइबर लेजर के विकास के लिए एक विश्वसनीय और विविध पंप स्रोत प्रदान किया। साथ ही, रासायनिक वाष्प जमाव विधि के विकास से फाइबर ऑप्टिक के संचरण हानि को लगातार कम किया जा सकता है। विविधीकरण की दिशा में फाइबर लेजर भी तेजी से विकसित हो रहे हैं, जिसमें विभिन्न प्रकार के दुर्लभ पृथ्वी तत्वों, जैसे कि अर्बियम (ईआर 3 प्लस), यटरबियम (वाईबी 3 प्लस), नियोडिमियम (एनडी 3 प्लस), समैरियम (एसएम 3 प्लस) के साथ डोप किए गए फाइबर शामिल हैं। थ्यूलियम (Tm3 प्लस), होल्मियम (Ho3 प्लस), प्रेसियोडायमियम (Pr3 प्लस), डिस्प्रोसियम (Dy3 प्लस), बिस्मथ (Bi3 प्लस) इत्यादि। डोप किए गए आयनों के आधार पर, लेजर आउटपुट की विभिन्न तरंग दैर्ध्य प्राप्त की जा सकती हैं। विभिन्न अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए।

उच्च शक्ति फाइबर लेजर की विशेषताएं

उच्च शक्ति फाइबर लेजर के फायदे इस प्रकार हैं।

(1) अच्छी बीम गुणवत्ता। ऑप्टिकल फाइबर की वेवगाइड संरचना एकल अनुप्रस्थ मोड आउटपुट प्राप्त करना आसान बनाती है, और उच्च चमक वाले लेजर आउटपुट को प्राप्त करने के लिए बाहरी कारकों का प्रभाव बहुत छोटा होता है।

(2) उच्च दक्षता। पंप स्रोत के लिए सेमीकंडक्टर लेजर की उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य और डोप्ड दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की अवशोषण विशेषताओं को चुनकर फाइबर लेजर, आप एक बहुत ही उच्च प्रकाश रूपांतरण दक्षता प्राप्त कर सकते हैं। येटरबियम डोप्ड उच्च शक्ति फाइबर लेजर के लिए, आम तौर पर 915nm या 975nm सेमीकंडक्टर लेजर चुनें, Yb3 प्लस की सरल ऊर्जा स्तर संरचना के कारण, अपरूपांतरण, उत्तेजित अवस्था अवशोषण और एकाग्रता फटने की संभावना कम होती है, प्रतिदीप्ति जीवन लंबा होता है और प्रभावी ढंग से ऊर्जा संग्रहीत कर सकता है उच्च शक्ति संचालन के लिए. वाणिज्यिक फाइबर लेजर की समग्र इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल दक्षता 25 प्रतिशत तक है, जो लागत में कमी, ऊर्जा बचत और पर्यावरण संरक्षण के लिए अनुकूल है।

(3) अच्छी गर्मी लंपटता विशेषताएँ। फ़ाइबर लेज़रों का उपयोग लेज़र गेन माध्यम के रूप में किया जाता है, जिसमें बहुत बड़े सतह क्षेत्र और आयतन अनुपात के साथ पतले, दुर्लभ पृथ्वी तत्व डोप किए गए फाइबर का उपयोग किया जाता है। गर्मी अपव्यय क्षमता के मामले में ठोस ब्लॉक लेजर का लगभग 1000 गुना प्राकृतिक लाभ है। कम और मध्यम बिजली के मामलों के लिए फाइबर की किसी विशेष शीतलन की आवश्यकता नहीं होती है, और उच्च शक्ति के मामलों के लिए पानी के शीतलन का उपयोग किया जाता है, जो आमतौर पर ठोस-अवस्था लेजर में पाए जाने वाले थर्मल प्रभावों के कारण बीम की गुणवत्ता और दक्षता में गिरावट से प्रभावी ढंग से बचाता है।

(4) कॉम्पैक्ट संरचना, उच्च विश्वसनीयता। चूँकि फ़ाइबर लेज़र लेज़र गेन माध्यम के रूप में एक छोटे और लचीले फ़ाइबर का उपयोग करता है, यह वॉल्यूम को संपीड़ित करने और लागत बचाने में मदद करता है। पंप स्रोत का उपयोग छोटे आकार, मॉड्यूलर सेमीकंडक्टर लेजर के लिए आसान में भी किया जाता है, वाणिज्यिक उत्पाद आम तौर पर पिगटेल आउटपुट के साथ उपलब्ध होते हैं, जो फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग और अन्य फाइबर ऑप्टिक उपकरणों के साथ संयुक्त होते हैं, जब तक कि ये उपकरण पूर्ण फाइबर प्राप्त करने के लिए एक दूसरे से जुड़े होते हैं, उच्च स्थिरता के साथ पर्यावरणीय गड़बड़ी के प्रति प्रतिरोधक क्षमता, रखरखाव के समय और लागत को बचा सकती है।

उच्च शक्ति वाले फ़ाइबर लेज़रों के भी नुकसान हैं जिन्हें दूर करना मुश्किल है: एक है गैर-रेखीय प्रभावों के प्रति संवेदनशीलता। फाइबर लेजर की उनके वेवगाइड की ज्यामिति के कारण लंबी प्रभावी लंबाई और विभिन्न गैर-रेखीय प्रभावों के लिए कम सीमा होती है। कुछ हानिकारक नॉनलाइनियर प्रभाव जैसे उत्तेजित रमन स्कैटरिंग (एसआरएस), स्व-चरण मॉड्यूलेशन (एसपीएम), आदि स्पेक्ट्रम पर चरण में उतार-चढ़ाव और ऊर्जा हस्तांतरण का कारण बन सकते हैं, या यहां तक ​​कि लेजर सिस्टम को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिससे उच्च-शक्ति फाइबर का विकास सीमित हो सकता है। लेजर. दूसरा है फोटॉन डार्कनिंग प्रभाव। पंपिंग समय में वृद्धि के साथ, फोटॉन डार्कनिंग प्रभाव से दुर्लभ पृथ्वी तत्व-डोप्ड फाइबर पावर रूपांतरण दक्षता की उच्च डोपिंग एकाग्रता में नीरस रूप से अपरिवर्तनीय गिरावट आ सकती है, जो उच्च-शक्ति फाइबर लेजर की दीर्घकालिक स्थिरता और सेवा जीवन को सीमित कर सकती है, जो विशेष रूप से स्पष्ट है येटरबियम-डोप्ड उच्च-शक्ति फाइबर लेजर में।

उच्च चमक वाले फाइबर-युग्मित सेमीकंडक्टर लेजर और डबल-क्लैड फाइबर प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, उच्च-शक्ति फाइबर लेजर की आउटपुट पावर, ऑप्टिकल-टू-ऑप्टिकल रूपांतरण दक्षता और बीम गुणवत्ता में काफी विकास हुआ है। औद्योगिक प्रसंस्करण में, संयुक्त राज्य अमेरिका अपाचे फोटोनिक्स (आईपीजी फोटोनिक्स), नुफर्न (नुफर्न), एनलाइट (एनलाइट) और जर्मनी टोंग एक्सप्रेस समूह को निर्देशित ऊर्जा हथियार, लंबी दूरी की टेलीमेट्री, एलआईडीएआर और भारी मांग कर्षण के अन्य अनुप्रयोग, मुख्य रूप से निरंतर तरंग, पल्स तरंग उच्च शक्ति फाइबर लेजर अनुसंधान और विकास पर अनुसंधान इकाइयों ने एक समृद्ध उत्पाद श्रृंखला लॉन्च की। चीन में कई इकाइयों द्वारा भी रोमांचक परिणाम रिपोर्ट किए गए हैं, जिनमें सिंघुआ विश्वविद्यालय, नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ डिफेंस टेक्नोलॉजी, शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड प्रिसिजन मशीनरी ऑफ द चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज और फोर्थ रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ द चाइना एयरोस्पेस साइंस एंड शामिल हैं। उद्योग निगम.

फाइबर लेजर पावर एन्हांसमेंट तकनीक

फ़ाइबर लेज़र में गैर-रेखीय प्रभाव, थर्मल प्रभाव और सामग्री क्षति सीमा सीमाओं के कारण, एकल फ़ाइबर लेज़र की आउटपुट शक्ति एक निश्चित सीमा तक सीमित होती है, और जैसे-जैसे शक्ति बढ़ती है, बीम की गुणवत्ता धीरे-धीरे कम हो जाती है, जिसके लिए उपयोग की आवश्यकता होती है बीम की गुणवत्ता में सुधार के लिए मोड नियंत्रण प्रौद्योगिकी और नए फाइबर की एक विशेष संरचना का डिज़ाइन। डॉसन (जेडब्ल्यू डॉसन) और अन्य ने सैद्धांतिक रूप से एकल फाइबर की आउटपुट पावर सीमा का विश्लेषण किया और गणना की कि ब्रॉडबैंड फाइबर लेजर में एक एकल फाइबर विवर्तन सीमा लेजर आउटपुट के पास 36 किलोवाट की अधिकतम शक्ति प्राप्त कर सकता है, जबकि संकीर्ण लाइनविड्थ फाइबर लेजर के लिए, अधिकतम शक्ति 2 किलोवाट है. फाइबर लेजर और एम्पलीफायर की आउटपुट पावर को और बढ़ाने के लिए, सुसंगत संश्लेषण तकनीक द्वारा कई फाइबर लेजर का पावर संश्लेषण एक प्रभावी तरीका है। यह हाल के वर्षों में एक अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान हॉटस्पॉट बन गया है।

सुसंगत संश्लेषण प्रत्येक लेजर बीम के चरण, आवृत्ति और ध्रुवीकरण को एक निश्चित स्थिरता के साथ नियंत्रित करके प्राप्त किया जाता है, ताकि यह सुसंगत स्थिति को पूरा कर सके और एक सजातीय चरण-लॉक आउटपुट प्राप्त कर सके, जो सरल गैर-सुसंगत की तुलना में बहुत अधिक शिखर तीव्रता प्राप्त कर सकता है। सुपरपोज़िशन और अच्छी बीम गुणवत्ता बनाए रखें। सुसंगत संश्लेषण प्रौद्योगिकी के विकास का इतिहास लगभग लेज़रों के इतिहास जितना ही लंबा है, और इसमें विभिन्न प्रकार के गैस लेज़र, रासायनिक लेज़र, अर्धचालक लेज़र, ठोस-अवस्था लेज़र आदि शामिल हैं। हालाँकि, विभिन्न उपकरणों की अपरिपक्वता के कारण शुरुआती दिनों में, सुसंगत संश्लेषण प्रौद्योगिकी द्वारा प्राप्त प्रयोगात्मक परिणाम उस समय संबंधित एकल-लिंक लेजर की अधिकतम आउटपुट शक्ति के माध्यम से नहीं टूटते थे, इसलिए प्रभाव बहुत स्पष्ट नहीं था। 1990 के दशक के बाद से, फाइबर लेजर के आगमन से सुसंगत संश्लेषण तकनीकों का तेजी से विकास हुआ। फ़ाइबर लेज़रों के अनूठे फ़ायदों और सैकड़ों किलोवाट के सामरिक उपयोग की आवश्यकता के अलावा, कई उपकरणों (यानी फ़ाइबर कोन कप्लर्स, मल्टी-कोर फ़ाइबर, पिगटेल के साथ चरण मॉड्यूलेटर और एकोस्टो-ऑप्टिकल फ़्रीक्वेंसी शिफ्टर्स, आदि) ने एक भूमिका निभाई है। फाइबर ऑप्टिक संचार के वाणिज्यिक रोल-आउट में महत्वपूर्ण भूमिका। फाइबर कोन कप्लर्स और मल्टीकोर फाइबर लेजर ऊर्जा इंजेक्शन कपलिंग और स्विफ्ट वेव कपलिंग के आधार पर निष्क्रिय चरण नियंत्रण की सुविधा प्रदान करते हैं, जबकि पिगटेल और एकोस्टो-ऑप्टिकल फ़्रीक्वेंसी शिफ्टर्स के साथ चरण मॉड्यूलेटर मेगाहर्ट्ज़ नियंत्रण बैंडविड्थ के साथ सक्रिय चरण नियंत्रण को सक्षम करते हैं, जिसका उपयोग चरण के उतार-चढ़ाव को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। उच्च शक्ति की स्थिति और चरण-लॉक आउटपुट प्राप्त करना। शोधकर्ताओं ने कई विशिष्ट सुसंगत संश्लेषण योजनाएं प्रस्तावित की हैं।

स्पेक्ट्रल संश्लेषण एक गैर-सुसंगत संश्लेषण तकनीक है जो एक ही एपर्चर में कई सबबीम को विवर्तित करने के लिए एक या अधिक विवर्तन झंझरी का उपयोग करती है, जिसके परिणामस्वरूप अच्छी बीम गुणवत्ता के साथ एकल एपर्चर आउटपुट होता है। फ़ाइबर लेज़रों का वर्णक्रमीय संश्लेषण एकल फ़ाइबर लेज़र की सीमित आउटपुट शक्ति की भरपाई के लिए वाईबी-डॉप्ड फ़ाइबर लेज़रों के व्यापक लाभ बैंडविड्थ का पूरा उपयोग कर सकता है।