С едномодовите влакнести лазери, достигащи 10 KW, и многомодовите влакнести лазери, достигащи 50 KW, влакнестите лазери излизат от промишленото поле и навлизат във военни приложения, превръщайки се в кандидат за високоенергийни лазерни оръжия, разположени на бойното поле.
В първите дни на лазерната технология най-добрият начин за получаване на мощен лазерен изход беше извличането на енергия от големи обеми лазерен материал. Все още има някои приложения, които използват този подход, като Националното съоръжение за запалване (NIF) в Националната лаборатория на езерото Трент, което използва големи стъклени усилватели за усилване на импулси до 1,8 M. Но за много промишлени приложения легираните с итербий влакна се превърнаха в идеален избор за високомощни лазерни медии.
Влакнестите лазери изминаха дълъг път по отношение на мощността, откакто Елилас Сницер изобрети първия влакнен лазер през 1963 г. През юни 2009 г. IPG Photonics пусна едномодов влакнен лазер с непрекъсната вълна с изходна мощност от 10 KW на Мюнхенското лазерно изложение и конференцията за твърдотелни лазери и полупроводникови лазери, организирана от Обществото на специалистите по насочена енергия (DEPS). Би Шайнър, вицепрезидент на индустриалните пазари в IPG Photonics, каза, че IPG е произвела многомодови оптични лазери с изходна мощност до 50kW, а Raytheon е тествал техните потенциални приложения като лазерни оръжия. Основният бизнес на IPG обаче все още е за приложения за промишлена обработка на материали, от рязане на силициеви пластини за слънчеви клетки до роботизирано заваряване на метални пластини.
Защо да изберете фибри?
Подобно на други лазери с диодна помпа, лазерите с влакна по същество преобразуват нискокачествени лазери с помпа в по-висококачествени лазерни изходи, които могат да се използват в много области като медицинско лечение, обработка на материали и лазерни оръжия. От гледна точка на постигане на висока изходна мощност, фибро лазерите имат две важни предимства: едното е процесът от изпомпваща светлина до висококачествена изходна светлина, която има висока ефективност на преобразуване; другият е добър капацитет за разсейване на топлината.
Причината, поради която влакнестите лазери могат да постигнат висока ефективност, се дължи главно на диодно изпомпване, внимателен подбор на усилваща допинг среда и оптимизиран дизайн на влакна. Оптичното влакно, използвано във влакнести лазери с висока мощност, съдържа вътрешно ядро, легирано с усилваща среда, и външно ядро, което ограничава светлината на помпата. Светлината на помпата може да влезе във външната сърцевина през крайната повърхност на влакното или да бъде свързана във външната сърцевина по протежение на страната на влакното в посока, почти успоредна на оста на влакното (вижте Фигура 1). Последният метод се нарича "странично изпомпване", но това не означава, че светлината на помпата навлиза в лазерната кухина странично като обемен лазер. След като светлината на помпата бъде въведена във външната сърцевина, тя многократно ще премине през вътрешната сърцевина по дължината на влакното, за да постигне ефективно изпомпване. Впоследствие стимулираното лъчение се провежда по вътрешното ядро и непрекъснато натрупва енергия за извеждане на лазерна светлина с висок интензитет.
Повечето влакнести лазери имат добавки, което е така, защото селективното огледало може да получи малка квантова загуба (разликата в енергията между фотона на помпата и фотона на изхода). Когато се използва 975nm изпомпвана светлина за производство на 1035nm изходна светлина, стойността на квантовата загуба е само 6%. За сравнение, квантовата загуба на легиран с неодим лазер, изпомпван при 808 nm и излъчващ при 1064 nm, е до 20%. По-малките квантови загуби позволяват ефективността на оптично-оптичното изпомпване на лазерите с влакна да надвишава 60%, което, комбинирано с 50% ефективност на електрооптичното преобразуване на изпомпващия диод, означава, че общата ефективност на преобразуване на лазера с влакна може да достигне 30 %.
Структурата на влакната има голяма повърхност на единица обем, което помага на влакнестия лазер да разсейва топлината, но дори и при водно охлаждане, разсейването на топлината ще ограничи работата му. Преди пет години изследователите се надяваха да изведат по-високи мощности чрез увеличаване на нивото на допинг и размера на вътрешното ядро, но Йохан Нилсон от университета в Саутхемптън каза, че при високи средни мощности, тъй като остатъчната топлина е трудно да се отстрани от влакното, " ограничението на топлинния ефект се връща."
