¿Cuáles son las ventajas de la aplicación y el desarrollo futuro de los láseres de fibra ultrarrápidos?

Láser de fibra ultrarrápida, como una nueva generación de láseres, puede entenderse como la combinación de tecnología ultrarrápida y láser de fibra, combinando las ventajas duales del láser ultrarrápido y el láser de fibra. Hace diez años, los láseres de fibra ultrarrápidos permanecieron en el campo de la investigación científica básica y se utilizaron en los laboratorios de las instituciones de investigación científica, desempeñando un papel importante como una poderosa herramienta de investigación en el campo de la óptica no lineal, la espectroscopia láser, la medición óptica de precisión, los terahercios. y otras investigaciones científicas. Con el rápido desarrollo de la tecnología de fabricación de láser de fibra ultrarrápida, la mejora de los dispositivos centrales como la fuente de bombeo, la fibra de doble revestimiento, la rejilla de fibra y otros procesos de fabricación y la reducción de costos, los láseres de fibra ultrarrápida se han trasladado al mercado en los últimos años, y la transformación se ha implementado en aplicaciones industriales.

El láser de fibra ultrarrápida con fibra dopada con tierras raras como medio de ganancia láser puede lograr miniaturización, alta eficiencia y bajo costo debido a la gran superficie y la fácil disipación de calor de la fibra, y tiene ventajas destacadas en aplicaciones prácticas. Al mismo tiempo, los láseres ultrarrápidos tienen ventajas únicas sobre los láseres continuos y de pulso largo tradicionales. Debido al tiempo extremadamente corto de interacción entre el láser ultrarrápido y el material, la energía se inyecta muy rápidamente en una pequeña área de acción, y la deposición instantánea de alta densidad de energía cambia el modo de absorción y movimiento de electrones, evitando fundamentalmente la transferencia y transformación de energía, la existencia de energía térmica y la influencia causada por la difusión térmica, y cambiando fundamentalmente el mecanismo de interacción entre el láser y el material. Desempeño sobresaliente en campos industriales como micromecanizado de precisión, aeroespacial, electrónica de consumo, fabricación de automóviles y energía fotovoltaica.

Vale la pena mencionar que el sistema de peine de frecuencia óptica estaba originalmente compuesto por un sistema de gemas de titanio extremadamente grande, que básicamente no se podía mover. Ahora, gracias a la popularidad de los láseres de fibra ultrarrápidos, que han logrado grandes avances en tamaño y costo, esta tecnología del Premio Nobel lo ha hecho más fácil para más personas. Al mismo tiempo, los láseres de fibra ultrarrápidos se utilizan cada vez más en el campo biomédico, no solo para la investigación en tiempo real de la dinámica molecular y subcelular y la cirugía, sino también para las características del daño no ablativo, que se puede utilizar para el tratamiento de la miopía y Tratamiento de piel. En los últimos años, la aparición de nuevas fibras, como la fibra infrarroja, la fibra semiconductora y la fibra de cristal fotónico, ha proporcionado un escenario más amplio para los láseres de fibra ultrarrápidos.

Los láseres de fibra tienen las siguientes ventajas

1. Ligero y fácil de instalar: la fibra es suave y se puede doblar, y el láser de fibra generalmente puede ser pequeño y liviano, lo que reduce el costo de adquisición y es conveniente y flexible para instalar.

2. Bajo costo de mantenimiento: afectado por efectos térmicos como el efecto de lente térmica y el efecto de birrefringencia térmica, el módulo de disipación de calor del láser sólido debe diseñarse cuidadosamente porque la relación área superficial/volumen de la fibra como medio láser es mayor que 4 órdenes de magnitud más grande que el medio en forma de barra de láser sólido de bloque, el láser de fibra se puede enfriar con aire dentro de los 100 W. Al mismo tiempo, los láseres de fibra no requieren varias horas de mantenimiento regular cada mes.

3. Alta calidad del haz: la apertura numérica del láser emitido por la fibra es pequeña y las características de fácil concentración de luz permiten lograr una densificación de alta potencia y un procesamiento de alta resolución. La alta calidad del haz significa que el láser de fibra se puede utilizar en campos de fabricación de alto nivel, como el procesamiento de materiales, el tratamiento médico, la ciencia y la defensa nacional.

4. Mayor eficiencia energética: el láser de fibra dopada puede lograr una amplificación de luz de banda ancha en comparación con el láser de cristal YAG, y la luz de la bomba está encerrada en la fibra, lo que puede lograr un bombeo de alta eficiencia.

5. Gran estabilidad a largo plazo: los láseres de fibra que no contienen sistemas ópticos de espacio libre no son susceptibles al polvo, la temperatura, la maquinaria y otros efectos debido a la ausencia de componentes ópticos espaciales.

6. Fácil de lograr alta potencia: debido a que el módulo de la bomba se puede conectar en serie y en paralelo, la potencia de salida se puede aumentar a través de una variedad de diseños.

La dirección de desarrollo de los láseres de fibra ultrarrápidos

El láser de fibra ultrarrápido es el componente central de muchos sistemas de aplicación de láser ultrarrápido, y su rendimiento es el principal factor limitante de todo el sistema de aplicación. Sin embargo, todavía queda mucho por mejorar y mejorar en el rendimiento de los láseres de fibra ultrarrápidos, por lo que la mejora del rendimiento sigue siendo una de las direcciones de investigación actuales de los láseres de fibra ultrarrápidos. En el futuro, los anchos de pulso más estrechos, las salidas de mayor potencia, las tasas de repetición más altas, las formas de los pulsos y la expansión de los rangos de longitud de onda de los pulsos son áreas clave de preocupación para los desarrolladores. Solo cuando el rendimiento general de cada dimensión mejora constantemente, puede cumplir mejor con los requisitos de aplicación de diferentes campos.

Ahora, el rango de longitud de onda del láser ultrarrápido comercial en infrarrojo, luz verde y ultravioleta, la longitud de onda más corta puede alcanzar 266/263nm. Las aplicaciones incluyen alcance satelital, mecanizado de precisión láser, óptica no lineal, espectroscopia láser, biomedicina, óptica de alto campo, física de materia condensada y otros campos de investigación científica. El láser ultrarrápido puede producir muchas propiedades físicas novedosas y tiene un gran potencial en nuevos aceleradores de partículas, fuentes ultrarrápidas de rayos X de alta energía, etc. La invención de los láseres ultrarrápidos ha promovido en gran medida el desarrollo de la física atómica y molecular, la óptica no lineal, la física del plasma, la termodinámica y otras disciplinas. Con la continua madurez de la tecnología de pulsos láser ultracortos, el laboratorio ha sido capaz de generar un pulso ultracorto periódico de alta intensidad, que proporciona las condiciones para el estudio de la interacción entre la luz y la materia, abre un nuevo campo de investigación de la interacción entre la luz y la materia. y la materia, y produce la llamada óptica no lineal extrema.

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