থুলিয়াম ডোপড ফাইবার লেজার শক্তি

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলি কমপ্যাক্ট গঠন, ভাল মরীচির গুণমান এবং উচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতার মতো সুবিধার কারণে আরও বেশি মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। তাদের মধ্যে, উচ্চ-শক্তি ক্রমাগত থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির চিকিত্সা যত্ন, সামরিক নিরাপত্তা, স্থান যোগাযোগ, বায়ু দূষণ সনাক্তকরণ এবং উপাদান প্রক্রিয়াকরণের মতো অনেক ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। বিগত প্রায় 20 বছরে, উচ্চ-শক্তি ক্রমাগত থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলি দ্রুত বিকশিত হয়েছে এবং বর্তমান সর্বাধিক আউটপুট শক্তি কিলোওয়াট স্তরে পৌঁছেছে। এর পরে, দোলন এবং পরিবর্ধন ব্যবস্থার দিক থেকে থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির শক্তি উন্নতির পথ এবং বিকাশের প্রবণতাগুলি একবার দেখে নেওয়া যাক।

প্রথম দিকের থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির পাম্প উত্স সাধারণত কম-শক্তি 1064 nm YAG লেজার বা 790 nm ডাই লেজার ব্যবহার করে। পাম্পের উৎসের কম শক্তি এবং সেই সময়ে পশ্চাৎপদ ডোপড ফাইবার প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার সীমাবদ্ধতার কারণে, থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির আউটপুট শক্তি শুধুমাত্র ওয়াট স্তরে ছিল। ডাবল-ক্ল্যাডিং পাম্প প্রযুক্তির প্রবর্তন এবং উচ্চ-শক্তি সেমিকন্ডাক্টর লেজার প্রযুক্তির ক্রমবর্ধমান পরিপক্কতার সাথে, থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির আউটপুট শক্তিও ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে।

1998 সালে, জ্যাকসন এট আল। যুক্তরাজ্যের ম্যানচেস্টার ইউনিভার্সিটি থেকে পাম্পের উৎস হিসেবে একটি 790 এনএম সেমিকন্ডাক্টর লেজার ব্যবহার করা হয়েছে এবং 2007 সালে 5.4 ওয়াট সর্বোচ্চ আউটপুট পাওয়ার সহ একটি স্থানিকভাবে কাঠামোবদ্ধ ক্রমাগত টিউনযোগ্য থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজার তৈরি করতে ক্ল্যাডিং পাম্পিং প্রযুক্তি ব্যবহার করেছে। ডোপড জার্মানেট ফাইবার লেজার তৈরি করা হয়েছিল। পরীক্ষামূলক ডিভাইসটি চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। একক-এন্ড পাম্পিং মোডের অধীনে, 1900 এনএম-এ 64 ওয়াটের একটি অবিচ্ছিন্ন লেজার আউটপুট পাওয়া গেছে। উচ্চতর আউটপুট পাওয়ার পাওয়ার জন্য, গবেষকরা ডাবল-এন্ড পাম্পিং ব্যবহার করেন এবং 40 সেমি লম্বা গেইন ফাইবার ব্যবহার করেন এবং অবশেষে 104 ওয়াটের একটি 1900 এনএম একটানা লেজার আউটপুট পান।

2009 সালে, হারবিন ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি একটি অল-ফাইবার লিনিয়ার ক্যাভিটি স্ট্রাকচার সহ একটি থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজার তৈরি করেছে। এটি একটি প্রতিফলিত ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং এবং থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার প্রান্ত মুখ দ্বারা একটি অনুরণিত গহ্বর গঠনের জন্য ফ্রেসনেল প্রতিফলন নিয়ে গঠিত। এটি 793 এনএম এলডি দ্বারা পাম্প করা হয়। অবশেষে, 39.4 ওয়াটের একটি আউটপুট শক্তি প্রাপ্ত হয়েছিল। উপরন্তু, তারা প্রাপ্ত আউটপুট শক্তি এবং বর্ণালী বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে তুলনা করেছে যখন FBG এবং ডাইক্রোয়িক মিররগুলি যথাক্রমে উচ্চ-প্রতিফলন কাপলার হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল, এবং দেখেছে যে সমস্ত-ফাইবার কাঠামোর ঢালের দক্ষতা কম এবং থ্রেশহোল্ড শক্তি বেশি ছিল। স্থানিক কাঠামোর সাথে তুলনা করে, অল-ফাইবার কাঠামো প্রাথমিকভাবে অপটিক্যাল ফাইবার ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং স্প্লিসিংয়ের গুণমান দ্বারা সীমাবদ্ধ ছিল এবং এর সুবিধাগুলি সুস্পষ্ট ছিল না। অপটিক্যাল ফাইবার ডিভাইস প্রস্তুতি প্রযুক্তি এবং স্প্লিসিং স্তরের ক্রমাগত উন্নতির সাথে, সমস্ত-ফাইবার কাঠামো ধীরে ধীরে বিশাল সুবিধাগুলি দেখিয়েছে।

একই বছরে, একটি স্থানিক কাঠামোর উপর ভিত্তি করে একটি উচ্চ-শক্তি থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজার 25 μm এর মূল ব্যাস এবং 0.08 এর একটি সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার (NA) সহ একটি থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার পাম্প করতে 793 nm LD ব্যবহার করেছিল এবং অর্জন করেছিল। 300 W-এর একটি একক-মোড লেজার আউটপুট। পরে, অনুরূপ কাঠামো সহ, 40 μm এর কোর ব্যাস এবং 0.2 এর একটি সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার সহ একটি বড়-মোড ফিল্ড ফাইবার 885 এর 2040 nm মাল্টি-মোড লেজার আউটপুট পাওয়ার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল। W, যা একটি একক থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার অসিলেটর দ্বারা প্রাপ্ত সর্বাধিক আউটপুট শক্তি।

2014 সালে, সিংহুয়া বিশ্ববিদ্যালয় একটি উচ্চ-শক্তি থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারের রিপোর্ট করেছে যার মধ্যে একটি অল-ফাইবার লিনিয়ার ক্যাভিটি স্ট্রাকচার রয়েছে, যার মধ্যে একটি ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং এবং একটি 3 মি-লং গেইন ফাইবার রয়েছে। 70 W এর সর্বোচ্চ আউটপুট পাওয়ার সহ সাতটি 790 nm LDs পাম্প উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল। অবশেষে, 227 W এর একটি আউটপুট শক্তি প্রাপ্ত হয়েছিল। একই বছরে, ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটি অফ ডিফেন্স টেকনোলজি একটি অল-ফাইবার স্ট্রেইট ক্যাভিটি স্ট্রাকচার সহ একটি উচ্চ-দক্ষ সংকীর্ণ লাইনউইথ থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজার তৈরি করতে পাম্পের উত্স হিসাবে দুটি উচ্চ-ক্ষমতার 1173 এনএম রমন ফাইবার লেজার (RFL) ব্যবহার করে এবং অবশেষে 96 ওয়াট পাওয়ারের একটি আউটপুট অর্জন করেছে। এটি ছিল প্রথম রিপোর্ট করা থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজার যার একটি পাম্প তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1200 এনএম এবং শত শত ওয়াটের ক্রমে একটি আউটপুট শক্তি। এটি থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির আউটপুট শক্তি বাড়ানোর জন্য একটি খুব প্রতিশ্রুতিবদ্ধ পাম্পিং সমাধানও সরবরাহ করেছে।

2015 সালে, হুয়াজং ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি একটি অল-ফাইবার লিনিয়ার ক্যাভিটি স্ট্রাকচার সহ একটি থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজার তৈরি করতে স্ব-তৈরি থুলিয়াম-ডোপড ডাবল-ক্ল্যাড সিলিকা ফাইবার ব্যবহার করে। এটি পাম্প করার জন্য তিনটি উচ্চ-শক্তি 793 এনএম এলডি ব্যবহার করেছে এবং 121 ওয়াট আউটপুট পাওয়ার পেয়েছে। এটি 1915 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে শত শত ওয়াটের আউটপুট পাওয়ার পাওয়ার জন্য গার্হস্থ্য থুলিয়াম-ডোপড অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করার প্রথমবার। উপরন্তু, পরীক্ষায় দেখা গেছে যে গেইন ফাইবারের অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিং ব্যাস বাড়ানোর ফলে তাপ অপব্যবহার ভাল হতে পারে, যা থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির তাপ ব্যবস্থাপনা এবং শক্তি উন্নতির জন্যও ধারণা প্রদান করে।