అధిక శక్తి ఫైబర్ లేజర్లు మరియు యాంప్లిఫైయర్లు

ప్రత్యేకించి అధిక శక్తుల కోసం, కోర్ ఏరియా తగినంత పెద్దదిగా ఉండాలి, ఎందుకంటే కాంతి తీవ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు మరొక కారణం ఏమిటంటే, డబుల్-క్లాడ్ ఫైబర్‌లలో క్లాడింగ్ మరియు కోర్ ఏరియా నిష్పత్తి పెద్దది, దీని ఫలితంగా తక్కువ పంపు శోషణ జరుగుతుంది. కోర్ ఏరియా అనేక వేల చదరపు మైక్రోమీటర్ల క్రమంలో ఉన్నప్పుడు, సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ కోర్ని ఉపయోగించడం సాధ్యమవుతుంది. మల్టీమోడ్ ఫైబర్ ఉపయోగించి, మోడ్ ప్రాంతం సాపేక్షంగా పెద్దగా ఉన్నప్పుడు, మంచి నాణ్యత కలిగిన అవుట్‌పుట్ పుంజం పొందవచ్చు మరియు కాంతి తరంగం ప్రధానంగా ప్రాథమిక మోడ్. (హయ్యర్-ఆర్డర్ మోడ్‌ల ఉత్తేజం ఫైబర్‌ను వైండింగ్ చేయడం ద్వారా కూడా కొంత వరకు సాధ్యమవుతుంది, అధిక శక్తితో బలమైన మోడ్ కలపడం మినహా) మోడ్ ప్రాంతం పెద్దదిగా మారడంతో, బీమ్ నాణ్యత ఇకపై డిఫ్రాక్షన్-పరిమితం కాకుండా ఉంటుంది. నుండి ఉదా. రాడ్ లేజర్‌లు ఒకే విధమైన శక్తి తీవ్రతతో పనిచేస్తాయి, ఫలితంగా వచ్చే బీమ్ నాణ్యత ఇప్పటికీ చాలా బాగుంది.

చాలా ఎక్కువ పవర్ పంప్ లైట్‌ను ఎలా ఇంజెక్ట్ చేయాలో అనేక ఎంపికలు ఉన్నాయి. ఫైబర్ పోర్ట్ వద్ద నేరుగా క్లాడింగ్‌ను పంప్ చేయడం సులభమయిన మార్గం. ఈ పద్ధతికి ప్రత్యేక ఫైబర్ భాగాలు అవసరం లేదు, అయితే అధిక-శక్తి పంప్ లైట్ గాలిలో ప్రచారం చేయవలసి ఉంటుంది, ముఖ్యంగా గాలి-గ్లాస్ ఇంటర్‌ఫేస్, ఇది దుమ్ము లేదా తప్పుగా అమర్చడానికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది. అనేక సందర్భాల్లో, ఫైబర్-కపుల్డ్ పంప్ డయోడ్‌ను ఉపయోగించడం ఉత్తమం, తద్వారా పంప్ లైట్ ఎల్లప్పుడూ ఫైబర్‌లో ప్రసారం చేయబడుతుంది. మరొక ఎంపిక ఏమిటంటే, పంప్ లైట్‌ను నిష్క్రియ ఫైబర్ (అన్‌డోప్డ్)లోకి ఫీడ్ చేయడం మరియు డోప్డ్ ఫైబర్ చుట్టూ నిష్క్రియ ఫైబర్‌ను చుట్టడం, తద్వారా పంప్ లైట్ క్రమంగా డోప్డ్ ఫైబర్‌లోకి బదిలీ చేయబడుతుంది. కొన్ని పంప్ ఫైబర్‌లు మరియు డోప్డ్ సిగ్నల్ ఫైబర్‌లను కలపడానికి ప్రత్యేక పంప్ కాంబినేషన్ పరికరాన్ని ఉపయోగించడానికి కొన్ని మార్గాలు ఉన్నాయి. సైడ్-పంప్డ్ ఫైబర్ కాయిల్స్ (ఫైబర్ డిస్క్ లేజర్‌లు) లేదా పంప్ క్లాడింగ్‌లో గ్రూవ్‌ల ఆధారంగా ఇతర పద్ధతులు ఉన్నాయి, తద్వారా పంప్ లైట్ ఇంజెక్ట్ చేయబడుతుంది. తరువాతి సాంకేతికత పంప్ లైట్ యొక్క బహుళ-పాయింట్ ఇంజెక్షన్‌ను అనుమతిస్తుంది, తద్వారా థర్మల్ లోడ్‌ను బాగా పంపిణీ చేస్తుంది.

మూర్తి 2: ఖాళీ స్థలం ద్వారా ఫైబర్ పోర్ట్‌లోకి ప్రవేశించే పంప్ లైట్‌తో అధిక-పవర్ డబుల్-క్లాడ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ సెటప్ యొక్క రేఖాచిత్రం. గ్యాస్ గ్లాస్ ఇంటర్‌ఫేస్ ఖచ్చితంగా సమలేఖనం చేయబడి శుభ్రంగా ఉండాలి.

పంప్ లైట్ ఇంజెక్ట్ చేసే అన్ని పద్ధతుల మధ్య పోలిక చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది ఎందుకంటే అనేక అంశాలు ఉన్నాయి: బదిలీ సామర్థ్యం, ​​ప్రకాశం నష్టం, ప్రాసెసింగ్ సౌలభ్యం, సౌకర్యవంతమైన ఆపరేషన్, సాధ్యమయ్యే బ్యాక్ రిఫ్లెక్షన్‌లు, ఫైబర్ కోర్ నుండి పంప్ లైట్ సోర్స్‌కు కాంతి లీకేజీ, ఎంపికను కొనసాగించండి. ధ్రువణత మొదలైనవి.
హై-పవర్ ఫైబర్ ఆప్టిక్ పరికరాల ఇటీవలి అభివృద్ధి చాలా వేగంగా జరిగినప్పటికీ, తదుపరి అభివృద్ధికి ఆటంకం కలిగించే కొన్ని పరిమితులు ఇప్పటికీ ఉన్నాయి:
అధిక శక్తి ఫైబర్ ఆప్టిక్ పరికరాల కాంతి తీవ్రత చాలా మెరుగుపడింది. మెటీరియల్ డ్యామేజ్ థ్రెషోల్డ్‌లను ఇప్పుడు సాధారణంగా చేరుకోవచ్చు. అందువల్ల, మోడ్ ప్రాంతాన్ని (పెద్ద మోడ్ ఏరియా ఫైబర్స్) పెంచాల్సిన అవసరం ఉంది, అయితే అధిక బీమ్ నాణ్యత అవసరమైనప్పుడు ఈ పద్ధతి పరిమితులను కలిగి ఉంటుంది.
యూనిట్ పొడవుకు శక్తి నష్టం 100W/m క్రమాన్ని చేరుకుంది, దీని ఫలితంగా ఫైబర్‌లో బలమైన ఉష్ణ ప్రభావాలు ఏర్పడతాయి. నీటి శీతలీకరణ ఉపయోగం శక్తిని బాగా మెరుగుపరుస్తుంది. తక్కువ డోపింగ్ సాంద్రతలు కలిగిన పొడవైన ఫైబర్‌లు చల్లబరచడం సులభం, అయితే ఇది నాన్ లీనియర్ ఎఫెక్ట్‌లను పెంచుతుంది.
ఖచ్చితంగా సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్‌ల కోసం, అవుట్‌పుట్ పవర్ నిర్దిష్ట థ్రెషోల్డ్ కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు మోడల్ అస్థిరత ఉంటుంది, సాధారణంగా కొన్ని వందల వాట్స్. మోడ్ అస్థిరతలు బీమ్ నాణ్యతలో ఆకస్మిక తగ్గుదలకు కారణమవుతాయి, ఇది ఫైబర్‌లోని థర్మల్ గ్రేటింగ్‌ల ప్రభావం (ఇది అంతరిక్షంలో వేగంగా డోలనం చేస్తుంది).
ఫైబర్ నాన్ లీనియారిటీ అనేక అంశాలను ప్రభావితం చేస్తుంది. CW సెటప్‌లో కూడా, రామన్ లాభం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది (డెసిబెల్స్‌లో కూడా) శక్తిలో గణనీయమైన భాగం ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం గల స్టోక్స్ వేవ్‌కి బదిలీ చేయబడుతుంది, ఇది విస్తరించబడదు. స్టిమ్యులేటెడ్ బ్రిల్లౌయిన్ స్కాటరింగ్ ద్వారా సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆపరేషన్ చాలా పరిమితం చేయబడింది. వాస్తవానికి, ఈ ప్రభావాన్ని కొంత మేరకు భర్తీ చేయగల కొన్ని కొలత పద్ధతులు ఉన్నాయి. మోడ్-లాక్ చేయబడిన లేజర్‌లలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అల్ట్రాషార్ట్ పల్స్, సెల్ఫ్-ఫేజ్ మాడ్యులేషన్ వాటిపై బలమైన స్పెక్ట్రల్ విస్తరణ ప్రభావాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అదనంగా, నాన్ లీనియర్ పోలరైజేషన్ రొటేషన్ ఇంజెక్ట్ చేయడంలో ఇతర సమస్యలు ఉన్నాయి.
పై పరిమితుల కారణంగా, అధిక పవర్ ఫైబర్ ఆప్టిక్ పరికరాలు సాధారణంగా స్కేలబుల్ పవర్ డివైజ్‌లుగా పరిగణించబడవు, కనీసం సాధించగలిగే శక్తి పరిధికి వెలుపల కూడా ఉండవు. (మునుపటి మెరుగుదలలు సింగిల్ పవర్ స్కేలింగ్‌తో సాధించబడలేదు, కానీ మెరుగైన ఫైబర్ డిజైన్‌లు మరియు పంప్ డయోడ్‌లతో సాధించబడ్డాయి.) ఫైబర్ లేజర్ టెక్నాలజీని సన్నని డిస్క్ లేజర్‌లతో పోల్చినప్పుడు ఇది ముఖ్యమైన పరిణామాలను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఎంట్రీ లేజర్ పవర్ కాలిబ్రేషన్‌లో మరింత వివరంగా వివరించబడింది.
నిజమైన పవర్ స్కేలింగ్ లేకుండా కూడా, అధిక-పవర్ లేజర్ సెటప్‌లను మెరుగుపరచడానికి చాలా పని చేయవచ్చు. ఒక వైపు, పెద్ద ఫైబర్ మోడ్ ప్రాంతం మరియు సింగిల్-మోడ్ మార్గదర్శకత్వం వంటి ఫైబర్ డిజైన్‌ను మెరుగుపరచడం అవసరం, ఇది సాధారణంగా ఫోటోనిక్ క్రిస్టల్ ఫైబర్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా సాధించబడుతుంది. అనేక ఫైబర్ భాగాలు చాలా ముఖ్యమైనవి, ప్రత్యేక పంప్ కప్లర్‌లు, ఫైబర్‌లను వేర్వేరు మోడ్ పరిమాణాలతో కనెక్ట్ చేయడానికి ఫైబర్ టేపర్‌లు మరియు ప్రత్యేక ఫైబర్ కూలింగ్ పరికరాల వంటివి. నిర్దిష్ట ఫైబర్ యొక్క శక్తి పరిమితిని చేరుకున్న తర్వాత, మిశ్రమ కిరణాలు మరొక ఎంపిక, మరియు ఈ సాంకేతికతను అమలు చేయడానికి తగిన ఫైబర్ సెటప్‌లు ఉన్నాయి. అల్ట్రాషార్ట్ పల్స్ యాంప్లిఫైయర్ సిస్టమ్‌ల కోసం, స్పెక్ట్రమ్ విస్తరణ మరియు తదుపరి పల్స్ కంప్రెషన్ వంటి ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ల యొక్క నాన్‌లీనియర్ ప్రభావాలను తగ్గించడానికి లేదా పాక్షికంగా ఉపయోగించుకోవడానికి అనేక విధానాలు ఉన్నాయి.