Nedávno výzkumný tým z Oddělení kosmických a astronautických laserových technologií a systémů, Šanghajského institutu optiky a přesných strojů (SIPM), Čínské akademie věd (CAS) a Wang Zhijiang Laser Innovation Center (WZLIC) dosáhl pokroku v predikce kvality paprsku pro vysoce výkonné vláknové lasery dopované thuliem a zlepšení kvality fúzního spojování. Související výsledky výzkumu jsou shrnuty jako "Predpověď kvality paprsku pro vláknový systém dopovaný Tm na základě metody šíření paprsku s konečnou diferencí" a "Vliv podstavcového vláknového laseru". "Vliv spojování podstavcových vláken na výkon vláknového laseru dopovaného Tm" byly publikovány v Physica Scripta a IEEE Photonics Journal.
Vysoce výkonné thuliem dopované vláknové lasery (TDFL) s vlnovými délkami v rozsahu 1900~2100 nm mají široké uplatnění v oblasti biomedicíny, zpracování plastů, LIDARu, diagnostiky absorpční spektroskopií a středních infračervených laserových čerpacích zdrojů. Při vysokém výkonu způsobuje tepelná depozice v důsledku kvantové ztráty závažnější tepelně indukované změny indexu lomu uvnitř aktivního vlákna, a tím ovlivňuje kvalitu výstupního paprsku. Naléhavým problémem je jak vyvážit mnoho konstrukčních parametrů vysoce výkonných vláknových laserů dopovaných thuliem, předvídat a zlepšovat výkon laserového výstupu a dosáhnout vysoké kvality paprsku.
V této práci vědci pro aktivní vlákna s komplexními indexy lomu a různými poloměry ohybu simulovali transport paprsku uvnitř laseru s danými parametry metodou konečného rozdílu paprsku (FD-BPM) a poskytli kvalitu výstupního paprsku laser na základě predikce profilu konečného výstupního bodu. Porovnání výsledků numerických výpočtů kvality paprsku pro různé výkony laseru s výsledky typických experimentálních studií ukazuje, že odchylka předpokládaných výsledků od experimentálních výsledků je menší než 10 %, čímž se ověřuje přesnost stanoveného modelu predikce kvality paprsku.
Mezitím výzkumníci prostřednictvím numerické simulace a experimentálního průzkumu hluboce analyzovali vliv kvality fúzního spoje vlákna dotovaného thuliem se základnou na výstupní výkon laseru a uvědomili si vysoký výkon a stabilní výstup 1940 nm thuliového vlákna. dopovaný vláknový laser s výkonem 202 W prostřednictvím simulace parametru fúzního sestřihu a optimalizace procesu fúzního sestřihu: účinnost konverze optiky na optiku byla zvýšena z 39,6 % na 48,4 % a kvalita paprsku byla zvýšena z M2x =10.55, M2y=11.89 až M2x=2.17, M2y=2.26. Tato studie poskytuje teoretický návod pro návrh vysoce výkonných TDFL s vysokou kvalitou paprsku.
