Onlangs heeft een onderzoeksteam van het Department of Space and Astronautical Laser Technology and Systems, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS) en Wang Zhijiang Laser Innovation Center (WZLIC) vooruitgang geboekt in de voorspelling van de bundelkwaliteit voor thulium-gedoteerde vezellasers met hoog vermogen en de verbetering van de kwaliteit van fusiebinding. De gerelateerde onderzoeksresultaten worden samengevat als "Beam quality prediction for Tm-doped fiber system based on finite-difference beam propagation method" en "Influence of pedestal fiber laser". "Influence of pedestal fiber splice on Tm-doped fiber laser performance" werden respectievelijk gepubliceerd in Physica Scripta en IEEE Photonics Journal.
Hoogvermogen thulium-gedoteerde fiberlasers (TDFL's) met golflengtes in het bereik van 1900~2100 nm hebben brede toepassingsmogelijkheden op het gebied van biomedische technologie, kunststofverwerking, LIDAR, absorptiespectroscopiediagnostiek en mid-infrarood laserpompbronnen. Bij hoog vermogen veroorzaakt thermische depositie als gevolg van kwantumverlies ernstigere thermisch geïnduceerde veranderingen in de brekingsindex in de actieve vezel, wat de kwaliteit van de uitvoerbundel beïnvloedt. Hoe de vele ontwerpparameters van hoogvermogen thulium-gedoteerde fiberlasers in evenwicht te brengen, de laseruitvoerprestaties te voorspellen en te verbeteren en een hoge bundelkwaliteit te bereiken, is een urgent probleem.
In dit werk simuleerden de onderzoekers voor actieve vezels met complexe brekingsindices en verschillende buigradii het bundeltransport binnen een laser met gegeven parameters door de eindige-verschillenbundeltransportmethode (FD-BPM), en gaven de outputbundelkwaliteit van de laser op basis van de voorspelling van het profiel van de uiteindelijke outputspot. Vergelijking van de numerieke berekeningsresultaten van bundelkwaliteit voor verschillende laservermogens met typische experimentele studieresultaten onthult dat de afwijking van de voorspelde resultaten van de experimentele resultaten minder dan 10% is, wat de nauwkeurigheid van het vastgestelde voorspellingsmodel voor bundelkwaliteit verifieert.
Ondertussen hebben de onderzoekers door middel van numerieke simulatie en experimentele verkenning de invloed van de fusie-laskwaliteit van met thulium gedoteerde vezels op basis van de uitvoerprestaties van de laser grondig geanalyseerd en de hoge prestaties en stabiele uitvoer van de 1940 nm met thulium gedoteerde vezellaser met een vermogen van 202 W gerealiseerd door de simulatie van de fusie-lasparameter en optimalisatie van het fusie-lasproces: de optische-naar-optische conversie-efficiëntie werd verhoogd van 39,6% tot 48,4% en de bundelkwaliteit werd verhoogd van M2x=10.55, M2y=11.89 tot M2x=2.17, M2y=2.26. Deze studie biedt theoretische begeleiding voor het ontwerp van TDFL's met hoog vermogen en hoge bundelkwaliteit.
