Нещодавно дослідницька група з Департаменту космічних і астронавтичних лазерних технологій і систем Шанхайського інституту оптики та точного машинобудування (SIPM), Китайської академії наук (CAS) і Лазерного інноваційного центру Wang Zhijiang (WZLIC) досягла прогресу в прогноз якості пучка для високопотужних волоконних лазерів із легуванням тулієм і покращення якості сплавлення. Результати пов’язаних досліджень узагальнено як «Прогнозування якості променя для волоконної системи, легованої Tm, на основі кінцево-різницевого методу поширення променя» та «Вплив волоконного лазера на підставці». «Вплив п’єдесталного з’єднання волокон на продуктивність волоконного лазера, легованого Tm» було опубліковано у Physica Scripta та IEEE Photonics Journal відповідно.
Потужні волоконні лазери на основі тулію (TDFL) з довжинами хвиль в діапазоні 1900~2100 нм мають широкі перспективи застосування в галузі біомедицини, переробки пластмас, LIDAR, діагностики абсорбційної спектроскопії та джерел накачування лазерів середнього інфрачервоного діапазону. При високій потужності термічне осадження внаслідок квантових втрат викликає більш серйозні термічно індуковані зміни показника заломлення всередині активного волокна, таким чином впливаючи на якість вихідного променя. Актуальною проблемою є те, як збалансувати багато конструктивних параметрів потужних волоконних лазерів, легованих тулієм, передбачити та покращити вихідну продуктивність лазера та досягти високої якості променя.
У цій роботі для активних волокон із комплексними показниками заломлення та різними радіусами вигину дослідники змоделювали транспортування променя всередині лазера із заданими параметрами за допомогою кінцево-різницевого методу транспортування променя (FD-BPM) і надали якість вихідного променя. лазер на основі передбачення профілю кінцевої вихідної плями. Порівняння результатів числового розрахунку якості променя для різних потужностей лазера з типовими результатами експериментальних досліджень показує, що відхилення прогнозованих результатів від експериментальних становить менше 10%, таким чином перевіряючи точність встановленої моделі прогнозування якості променя.
Тим часом за допомогою чисельного моделювання та експериментального дослідження дослідники глибоко проаналізували вплив якості зварювання легованого тулію волокна з основою на вихідну продуктивність лазера та зрозуміли високопродуктивний і стабільний вихід 1940 нм тулієвого лазера. легований волоконний лазер потужністю 202 Вт завдяки моделюванню параметрів зварювання та оптимізації процесу зварювання: ефективність оптико-оптичного перетворення була збільшена з 39,6% до 48,4%, а якість променя зросла з M2x =10.55, M2y=11.89 до M2x=2.17, M2y=2.26. У цьому дослідженні надано теоретичне керівництво для проектування високопотужних високоякісних TDFL з дальнім світлом.
