Lazer tek kristal elyaf geliştirme ve uygulama araştırmasında ilerleme
Lazer tek kristal elyaf, geleneksel katı hal lazerlerde kullanılan yığın kristal ile fiber lazerlerde kullanılan cam elyaf arasında yeni bir kazanç ortamı türüdür.Kristal malzeme, onlarca mikron ila 2 mm çapında bir elyaflı tek kristal halinde hazırlanır. . Tek kristal malzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini, optik özelliklerini ve morfolojik özelliklerini devralır ve yüksek ısıl iletkenlik, yüksek ısı yayma verimliliği ve düşük doğrusal olmayan kazanç katsayısı gibi avantajlara sahiptir. Bu, lazer cihazlarının çalışma ortamı olarak tek kristal lifleri kullanmasını sağlar Katı hal lazerinin yüksek tepe gücünü, fiber lazerin yüksek ortalama gücü ile birleştirir.
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi Şangay Seramik Enstitüsü'nden araştırmacı Su Liangbi ve Wu Anhua liderliğindeki araştırma ekibi, yerli ve yabancı meslektaşlarla işbirliği yaparak yeni bir tip lazer ısıtma kaidesi (LHPG) tek kristal elyaf büyütme fırını geliştirdi ve çapı başarıyla hazırladı. Yb: 0,2 mm uzunluğa ve 710 mm uzunluğa sahip YAG tek kristal elyaf. Tek kristal fiberin> 3000 en boy oranına sahiptir ve çap dalgalanması ±% 5 içindedir.Aynı türdeki yerli tek kristal lifler arasında en yüksek en boy oranına sahiptir ve bir katı halin gerçekleştirilmesine yardımcı olan bükülebilir esneklik sergiler. , Yüksek kompakt yüksek güçlü lazer cihazlarının hazırlanması.
Yüksek verimli malzeme hazırlama teknolojisi, malzeme geliştirme ve uygulama sürecini etkili bir şekilde hızlandırabilir ve "Malzeme Genom Projesi" nin üç ana teknik unsurundan biri olarak listelenmiştir. Ekip, çok potalı iniş yöntemi teknolojisini geliştirerek, nadir toprak katkılı CaF2, SrF2 ve diğer florürlü tek kristal elyafların yüksek verimli hazırlanmasını gerçekleştirmek için özel bir çok gözenekli grafit pota tasarladı.Tek bir fırında hazırlanan tek kristal elyaf sayısına ulaşıldı. 102 seviyesinde, farklı doping konsantrasyonları ve farklı çaplarda tek kristal elyaflar aynı ısıda hazırlanabilmektedir.Tek kristal elyafların çapları 0,9 ile 1,9 mm arasında değişmekte ve maksimum uzunluk 60 mm'ye ulaşmaktadır. Bir yandan, "çok mikro gözenekli pota yöntemi" hazırlama teknolojisi, çok bileşenli ve farklı morfolojili tek kristal liflerin yüksek verimli hazırlanmasını neredeyse aynı deneysel koşullar altında gerçekleştirebilir ve deneysel sonuçların güvenilirliğini, tekrarlanabilirliğini ve verimliliğini artırabilir. Öte yandan, bu umut verici orta kızılötesi tek kristal elyafın seri üretimi için teknik bir temel sağlar. Araştırmacılar, Shandong Normal Üniversitesi profesörü Liu Jienin ekibiyle işbirliği yaparak, orta kızılötesi 2,8 m ve 1,9 m bantlarında lazer verimliliği elde etmek için% 3,0 ile% 4,0 oranında doping konsantrasyonuna sahip Er3 +: SrF2 ve Tm3 +: CaF2 tek kristal liflerini kullandı. En yüksek sürekli lazer çıkışı% 34,9 ve% 64,4'tür.
İlgili araştırma çalışmaları Journal of Synthetic Crystals (Journal of Synthetic Crystals, 2020, 49: 175) ve uluslararası akademik dergiler olan "Optical Materials" ve "Optical Materials, 2019, 95: 109255; Optics" te brifingler şeklinde yayınlandı. Express, 2020, 28: 6684-6695).
Yukarıdaki araştırma çalışmaları serisi, Çin Anahtar Projesi Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (61635012), Çin Bilimler Akademisi Stratejik Pilot Projesi (XDB16030000), Ekipman Geliştirme Projesi (YJKYYQ20170019) ve Anahtar Uluslararası İşbirliği Projesi (121631KYSB20180045) tarafından finanse edildi.
Kendi geliştirdiği lazer ısıtma tabanı (LHPG) tek kristal elyaf büyütme fırını
0,2 mm × 710 mm Yb: YAG tek kristal fiber kristal
0,9 mm ve 1,9 mm Tm3 +: SrF2 tek kristal elyaf (a), 1,9 mm Er3 +: SrF2 tek kristal elyaf (b) ve aynı yüksek verimli proses içinde "çok sayıda mikro delikli pota yöntemi" ile hazırlanan 1,9 mm Tm3 +: CaF2 tek kristal elyaf (c).
Er3 +: 2.8 m CW lazer çıkış gücü SrF2 tek kristal fiber (a) ve Tm3 +: 1.9 m CW lazer çıkış gücü CaF2 tek kristal fiber (b)
Kaynak: Şangay Seramik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
