中紅外光纖泵浦合束器在輕量化先進制造領域獲得新突破
在激光醫療技術領域,精準、微創、低能量治療技術的發展一直是研究的熱點。最近中紅外光纖泵浦合束器迎來創新研究,這項研究不僅推動了激光醫療技術的進步,也為輕量化先進制造領域帶來了新的突破。
泵浦合束器的創新設計
該泵浦合束器的設計基于對石英光纖和摻鉺ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)光纖進行側面拋光的技術。這種設計使得泵浦光能夠有效地從石英光纖傳輸到氟化物光纖,為激光醫療技術提供了更為高效的能源傳輸方案。
表面質量對性能的影響
研究指出,表面質量是影響泵浦合束效率的關鍵因素。通過精確控制拋光過程,石英光纖和氟化物光纖的拋光表面寬度分別優化至111μm和352μm,以達到最佳耦合效率。顯微鏡圖像清晰展示了拋光后光纖的表面狀態,為進一步的優化提供了直觀的參考。
泵浦合束器的性能測試
為了驗證耦合效率,研究團隊引入了980nm波長、最大功率12W的多模激光二極管發出的光,并在三個光纖輸出端監測功率。測試結果表明,泵浦合束器在不同發射功率下的瞬時耦合效率幾乎保持恒定,達到了75%,顯示出合束器在穩定運行的激光功率范圍內具有良好的性能一致性。
激光腔中的工作表現
進一步的測試中,研究人員將泵浦合束器應用于激光腔中,觀察其工作表現。當泵浦功率約為2.9W時,激光輸出波長位于2.73μm,最大功率達到100mW,對應效率為3.6%。隨著泵浦功率的增加,激光輸出峰值移至2.78μm,功率升至870mW,效率提升至15.5%。
這項研究成功設計了一種新型中紅外光纖泵浦合束器,實現了接近80%的耦合效率,總損耗低于0.65dB。這種合束器不僅在2.8μm波長下展現了優異性能,而且其連續波操作的平均輸出功率達到了870mW,效率為15.5%。實驗結果表明,該泵浦合束器能夠適配多種腔體設計,為全光纖激光器的實現提供了可靠的技術支持。
此外,這種合束器依賴倏逝場耦合原理工作,不受光譜范圍的限制,且側面拋光光纖技術不僅適用于特定泵浦波長,還可用于多波長組合。盡管當前設計在多泵浦端口集成方面存在局限,但它成功解決了石英與氟化物光纖兼容性的難題,為開發低損耗、可調諧的氟化物基光學耦合器奠定了重要基礎。
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