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Analisi della storia dello sviluppo del laser a fibra, la saldatura a rifusione sottovuoto TORCH aiuta lo sviluppo dell'industria dei laser a fibra!

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saldatura a rifusione a laser a fibra sottovuoto

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Da quando è uscito il primo laser a semiconduttore in GaAs al mondo, nel 1962, ha una storia di oltre 50 anni. Ora i laser a semiconduttore sono stati ampiamente utilizzati nelle comunicazioni laser, nella memorizzazione di dischi ottici, nel rilevamento laser e in altri campi.

Con il continuo miglioramento della potenza di uscita continua dei laser a semiconduttore, anche il suo campo di applicazione si sta espandendo. Tra questi, il laser a stato solido pompato dai laser a semiconduttore ad alta potenza (DPSSL) è uno dei suoi più ampi campi di applicazione. Questa tecnologia combina i vantaggi dei laser a semiconduttore e dei laser a stato solido. Non solo converte la lunghezza d'onda del laser a semiconduttore in quella del laser a stato solido, ma migliora anche la qualità del fascio e la compressione della larghezza della linea spettrale e realizza l'emissione di impulsi. I laser a semiconduttore sono piccoli nelle dimensioni e leggeri nel peso. L'iniezione diretta di elettroni ha un'alta efficienza quantistica. Diverse lunghezze d'onda possono essere abbinate alla lunghezza d'onda di assorbimento dei materiali laser a stato solido regolando la composizione e controllando la temperatura, ma la qualità del fascio è scarsa, e Le due direzioni sono asimmetriche, e il modello orizzontale non è ideale. La qualità del fascio di uscita dei laser a stato solido è relativamente alta, con un'elevata coerenza temporale e spaziale, e la larghezza spettrale della linea e l'angolo di divergenza del fascio sono diversi ordini di grandezza più piccoli di quelli dei laser a semiconduttore. Per il DPSSL, esso assorbe fotoni ad alta energia con lunghezze d'onda corte e li converte in fotoni a bassa energia con lunghezze d'onda più lunghe, in modo che parte dell'energia sia sempre convertita in calore in una transizione non radicalica. Come questa parte dell'energia termica sarà dissipata ed eliminata dal mezzo laser di massa è diventata una tecnologia chiave per i laser a stato solido pompati a semiconduttore. Per questo motivo, la gente ha iniziato ad esplorare modi per aumentare l'area di dissipazione del calore.

One dei metodi è quello di rendere il mezzo laser in una forma di fibra sottile.

Il cosiddetto laser a fibra è un laser che utilizza la fibra come mezzo laser. Nel 1964, la generazione precedente di laser a vetro nel mondo era un laser a fibra. Poiché il nucleo della fibra ottica è molto sottile, è difficile per una sorgente a pompa generale (come una lampada a scarica di gas) concentrarsi sul nucleo. Pertanto, il laser a fibra non è stato ben sviluppato nei prossimi venti anni. Con lo sviluppo della tecnologia di pompaggio del laser a semiconduttore e la necessità di un vigoroso sviluppo delle comunicazioni a fibra ottica, nel 1987, l'Università di Southampton nel Regno Unito e i laboratori Bell Labs negli Stati Uniti hanno dimostrato la fattibilità degli amplificatori a fibra drogata all'erbio (EDFA). Utilizza una pompa laser a semiconduttore a pompa ottica in fibra monomodale drogata all'erbio per amplificare il segnale ottico. Ora questo EDFA è diventato un dispositivo indispensabile e importante nella comunicazione in fibra ottica. Poiché il laser a semiconduttore deve essere pompato nel nucleo di una fibra monomodale (generalmente di diametro inferiore a 10um), il laser a semiconduttore deve essere anch'esso monomodale, il che rende difficile per un EDFA monomodale raggiungere un'elevata potenza, e la potenza superiore riportata è solo diverse centinaia di Milliwatt.

Per aumentare la potenza, nel 1988 è stato proposto che la pompa ottica entri nel rivestimento. Il progetto iniziale era un rivestimento interno circolare, ma a causa della perfetta simmetria del rivestimento interno circolare, l'efficienza di assorbimento della pompa non era elevata. Fino alla comparsa del rivestimento interno rettangolare nei primi anni '90, l'efficienza di conversione del laser è stata aumentata al 50% e la potenza raggiunge i 5 watt. Nel 1999, quattro laser a semiconduttore da 45 watt sono stati pompati da entrambe le estremità per ottenere un'uscita laser continua monomodale da 110 watt. Negli ultimi due anni, con lo sviluppo della tecnologia di pompaggio dei laser a semiconduttore ad alta potenza e della tecnologia di produzione di fibre a doppio rivestimento, la potenza di uscita dei laser a fibra è gradualmente aumentata. Attualmente, una singola fibra è stata utilizzata per ottenere un'uscita laser di 1.000 watt.

Recentemente, con la diffusa applicazione e lo sviluppo di sistemi di comunicazione in fibra ottica, la ricerca in vari campi come l'optoelettronica ultraveloce, l'ottica non lineare e il rilevamento ottico ha ricevuto una crescente attenzione. Tra questi, il laser a fibra con fibra come matrice ha fatto notevoli progressi nella riduzione della soglia, della gamma di lunghezza d'onda di oscillazione e delle prestazioni di sintonizzazione della lunghezza d'onda. Si tratta di una tecnologia emergente nel campo della comunicazione ottica. Può essere utilizzato nei sistemi di comunicazione esistenti per rendere il suo supporto per velocità di trasmissione più elevate è la base per i futuri sistemi di multiplexing ad alta velocità di divisione delle lunghezze d'onda ad alta densità e per future comunicazioni ottiche coerenti. Attualmente, la tecnologia laser a fibre ottiche è una delle tecnologie di ricerca più avanzate.

I laser a fibra hanno un impatto enorme e positivo sull'industria laser tradizionale grazie alla loro qualità ideale del fascio, all'altissima efficienza di conversione, alla completa assenza di manutenzione, all'elevata stabilità e alle dimensioni ridotte. Le più recenti indagini di mercato mostrano che i fornitori di laser a fibra si contenderanno le quote di mercato dei laser a stato solido e di altri laser in diverse applicazioni chiave, e queste quote di mercato aumenteranno costantemente nei prossimi anni. Entro il 2010, i laser a fibra occuperanno almeno un quarto dei 2,8 miliardi di dollari di quota di mercato dei laser industriali. Il volume delle vendite di laser a fibra aumenterà ad un tasso annuo del 35%, passando da 140 milioni di dollari nel 2005 a 680 milioni di dollari nel 2010. Nello stesso periodo, il mercato dei laser industriali è cresciuto solo del 9% annuo, raggiungendo i 2,8 miliardi di dollari nel 2010.